一种基于B2B-VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于B2B

【技术实现步骤摘要】
一种基于B2B
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VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法


[0001]本专利技术属于配电网电力电子装置的稳态暂态控制策略领域，涉及一种B2B
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VSC拓扑结构下柔性开关的状态间平滑切换控制方法。

技术介绍

[0002]随着各种分布式能源的高效消纳、电动汽车的灵活接入，以及用户侧的优质服务与灵活互动，发展面向未来综合能源体系的智能配电系统已成为世界各国的广泛共识。特别是在配电网层面，随着调控手段和电源类型的不断丰富，通过提高电源系统的利用率和配电网运行性能对关键核心负荷的供电品质保障成为配电网的重要关注点。
[0003]配电网中由于分布式发电并网渗透率的提高，原有结构对于功率传输配送的制约问题日益突出。传统配电网主要依靠分段器与联络开关实现网络重构并控制有功潮流，由于调整方式与开关动作次数的限制，难以应对分布式发电的不确定性。受制于分布式电源归属权问题和信息通信系统的局限性，很多用户侧分散接入的分布式电源仍处于不可控、不能控或不易控的状态，其调节能力无法支撑全局性运行优化。
[0004]现有配电网正面临用电需求定制化和多样化、分布式电源接入规模化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战。这些问题采用常规开关等传统调控手段难以同时得到有效解决。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中分布式发电的不确定性的问题，本专利技术提出一种基于背靠背变流器的柔性开关在电流源模式与电压源模式下状态间的平滑切换控制方法，对配电网实现双电源供电，来保证关键负荷电能质量品质的提升。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于B2B
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VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法，包括以下步骤：
[0008]柔性开关两端分别接有交流电网及负荷；当一侧交流电网因故障隔离后，切换故障侧柔性开关变流器至电压源模式；故障侧电网恢复后，调整柔性开关由电压源模式平滑切换至电流源模式；
[0009]S100，柔性开关由电流源模式切换至电压源模式时，同步记录电流源模式下内环的给定值以及切换瞬间交流侧的相位，使得交流侧的电压在此相位基础下进行幅值变化；
[0010]S200，柔性开关由电压源模式切换至电流源模式时，交流侧电压幅值、相位及频率在接入电网前需要预同步，使得交流侧与电网侧同步后，再完成接入电网。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，S100具体包括：
[0012]以电流源模式运行时，同步记录交流侧电网电压相位及变流器电流内环的给定值；
[0013]切换瞬间，断开电流源控制回路，开通电压源控制回路，在此瞬间交流侧电网相位及其电流内环给定值的基础上进行平稳变化。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述预同步阶段先执行频率同步，完成后再执行相位幅值的同步，同步阶段完成后，接入电网。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，S200具体包括：
[0016]电网恢复后，先检测电网电幅值频率相位，查看电网侧与柔性开关以电压源模式运行下的电压幅值频率相位；
[0017]若差异在合理的接受范围内，直接连接柔性开关与电网；若差异不在接受范围内，先通过柔性开关控制回路执行预同步过程；
[0018]预同步过程先执行频率同步；频率同步完成后，紧接着执行幅值与相位的预同步；其中频率同步与相位同步均在锁相环回路执行；幅值同步在电压外环给定参考值基础上执行；
[0019]预同步环节完成后，连接柔性开关与电网；此时根据负荷需求，调整柔性开关电流源输出电流大小。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，电流源与电压源模式下内环同步记录方法为：
[0021]将有功功率与无功功率的控制转化为对有功电流及无功电流的控制，通过调节有功电流与无功电流使其跟随参考值对有功功率与无功功率的控制，具体为：
[0022][0023][0024]其中，P和Q为交流侧流向直流侧的有功和无功功率，u
d
和u
q
为电网侧三相电压的旋转坐标dq变换值，i
d
和i
q
为基于电网电压相位的交流三相电流的dq变换值。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，直流侧电容电压保持恒定时，即流入VSC1的有功功率等于流出VSC2的有功功率，通过保持直流侧电容电压的恒定来保证两侧变流器有功功率的平衡传输：
[0026][0027][0028][0029]其中，和分别为两侧变换器交流侧流向直流侧的有功功率，u
dc
为直流侧电容电压值，i
d1
和i
d2
分别为两侧变换器交流侧流向直流侧的三相交流电流的dq变换的d轴值。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0031]本专利技术的控制方法，基于柔性开关的电流源模式与电压源模式相互切换过程中，本质上是给定电流内环参考值的变化。保证电流内环参考值的平稳变化以及锁相环回路相位的追踪是保证平滑切换的关键之处。采用平滑切换策略，会大幅度降低强切换下交流侧电压电流的超调量，减小对交直流侧设备的影响，具有一定的实际应用价值。
附图说明
[0032]图1为B2B
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VSC拓扑结构；
[0033]图2柔性开关双端基本控制策略；
[0034]图3基本控制框图；
[0035]图4电流源与电压源模式下内环同步记录框图；
[0036]图5改进的锁相环回路；
[0037]图6预同步流程图；
[0038]图7频率预同步框图；
[0039]图8相位预同步框图；
[0040]图9未采用平滑切换的电流源切至电压源状态图；
[0041]图10采用平滑切换的电流源切至电压源状态图；
[0042]图11未采用平滑切换的电压源切至电流源状态图；
[0043]图12采用平滑切换的电压源切至电流源状态图。
具体实施方式
[0044]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0045]柔性开关设备是一种可在配电网若干关键节点上替代传统联络开关的新型柔性一次设备。柔性多状态开关采用电力电子变手段，以背靠背式变流器为主体，与常规开关相比，不仅具备通和断两种状态，而且增加了功率连续可控状态，兼具运行模式柔性切换、控制方式灵活多样等特点，可避免常规开关倒闸操作引起的供电中断、合环冲击等问题，还能缓解电压骤降、三相不平衡现象，促进馈线负载分配的均衡化和电能质量改善，从而实现馈线间常态化柔性“软连接”，能够提供灵活、快速、精确的功率交换控制与潮流优化能力。同时还可以进行故障隔离和快恢复。
[0046]柔性多状态开关可以从根源上解决当前配电网“闭环设计，开环运行”的控制方式。借助柔性开关实现双电源供电，是用户侧关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于B2B
‑
VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：柔性开关两端分别接有交流电网及负荷；当一侧交流电网因故障隔离后，切换故障侧柔性开关变流器至电压源模式；故障侧电网恢复后，调整柔性开关由电压源模式平滑切换至电流源模式；S100，柔性开关由电流源模式切换至电压源模式时，同步记录电流源模式下内环的给定值以及切换瞬间交流侧的相位，使得交流侧的电压在此相位基础下进行幅值变化；S200，柔性开关由电压源模式切换至电流源模式时，交流侧电压幅值、相位及频率在接入电网前需要预同步，使得交流侧与电网侧同步后，再完成接入电网。2.根据权利要求1所述的一种基于B2B
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VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法，其特征在于，S100具体包括：以电流源模式运行时，同步记录交流侧电网电压相位及变流器电流内环的给定值；切换瞬间，断开电流源控制回路，开通电压源控制回路，在此瞬间交流侧电网相位及其电流内环给定值的基础上进行平稳变化。3.根据权利要求1所述的一种基于B2B
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VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法，其特征在于，所述预同步阶段先执行频率同步，完成后再执行相位幅值的同步，同步阶段完成后，接入电网。4.根据权利要求1或3所述的一种基于B2B
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VSC型柔性开关的状态间平滑切换控制方法，其特征在于，S200具体包括：电网恢复后，先检测电网电幅值频率相位，查看电网侧与柔性开关以电压源模式运行下的电压幅值频率相位；若差异在合理的接受范围内，直接连接柔性开关与电网；若差异不在接受范围内，先通过柔性开关控制回路执行预同步过程；预同步过程先执行频率同步；频率同步完...

【专利技术属性】
技术研发人员：易皓，卓放，李帅奇，马泽坤，陈江南，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：