一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，通过N端智能软开关对N条直流馈线的互联，并且每个变换器独立启动和控制以实现双向功率流动；至少有一个转换器始终保持智能软开关的直流线路电压，剩下的转换器用于控制终端电压或馈线电流；有助于减少分布式电源以及柔性负荷带来的电压波动问题；实现低压直流配电网中馈线间功率流的更多功能和更有效的控制。和更有效的控制。和更有效的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法


[0001]本专利技术属于直流配电网控制
；尤其涉及一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法。

技术介绍

[0002]当前为了应对化石能源带来的环境气候以及能源安全问题，清洁能源的开发与利用成为了减少能源对外依赖度，保障能源安全发展，改善能源消耗结构，应对气候环境恶化的重要措施。因而，诸如太阳能、风力等分布式电源、电动汽车、微电网等柔性负荷大规模接入低压配电网。大面积分布式电源以及柔性负荷的并网现代低压配电网规模将使运行环境也会更为复杂，而分布式电源以及柔性负荷出力存在间歇性和不确定性，可能会加剧低压配电网原有问题。
[0003]直流配电网技术是解决上述问题的一种手段。现有的研究表明，直流配电网相比于交流配电网能够有效提高线路的传输容量，并且直流线路的线路阻抗更小，能够有效降低电能传输时的线路损耗。此外，直流配电网能够降低电力电子转换设备的使用频率，减少分布式电源、储能设备以及柔性负荷的并网环节，方便直流“源
‑
储
‑
荷”的基础以及灵活控制。
[0004]目前，对于直流配电网研究主要是基于电力电子变换装置以及研究直流配电网的拓扑结构。低压直流配电网多采用辐射状结构，即分布式电源以及各类负荷集中连接在公共直流线路上，而配电网低压侧通信条件有限，因而下垂控制是常用的电压控制策略，但下垂控制其动态效应时间较长，通过施加良好的通信条件能够有效解决这一问题。目前研究多集中于单直流线路结构，针对多直流线路的低压直流配电网电压调节以及功率分配问题的解决方案却很少，传统交流配电系统存在通过背靠背变换器形式的解决方案，而低压直流却少有依靠背靠背变换器形式的解决方案，主要是依靠联络开关进行远端馈线互联，并依靠断路器隔离线路故障实现恢复供电，但联络开关、断路器等传统设备无法对馈线间的功率流动进行控制，这使得线路间的电压差会对系统造成干扰

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题：提供一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，以解决直流配电网控制依靠联络开关进行远端馈线互联，并依靠断路器隔离线路故障实现恢复供电，但联络开关、断路器等传统设备无法对馈线间的功率流动进行控制，这使得线路间的电压差会对系统造成干扰等技术问题。
[0006]本专利技术技术方案：
[0007]一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，通过N端智能软开关对N条直流馈线的互联，并且每个变换器独立启动和控制以实现双向功率流动；至少有一个转换器始终保持智能软开关的直流线路电压，剩下的转换器用于控制终端电压或馈线电流。
[0008]所述智能软开关结构为：开关元件与与输入测LC滤波组件(r
a
,L
a
,C
a
)共同组
成双向变换器a。同样，开关元件与与输入测LC滤波组件(r
b
,L
b
,C
b
)共同组成双向变换器b，双向变换器a与双向变换器b以背靠背的形式连接在一起，通过这样的方式实现二个以上的DC
‑
DC双向变换器的背靠背互联。
[0009]所述智能软开关根据需要连接的直流端口确定换流器的个数。
[0010]智能软开关的控制方法包括：监控控制、直流环节电压控制和终端电压控制。
[0011]所述监控控制为通过将控制模式切换标识Mode标记设置为“0”位置来启用，在监控模式下，智能软开关被配置为响应中央控制器的监控指令；在监控模式下，智能软开关接收到一个当前命令以及标记为FLAG的信号，智能软开关连续监控FLAG并将其与值“2”进行比较；FLAG值为“2”表示在线优化算法已经收敛，可以执行指令；“FLAG＝2”还提供了一种故障安全机制，在通信失败的情况下，FLAG值将不再是“2”，智能软开关将自动保持/切换到从监控控制接收到的最后一条命令；这个条件由控制模式切换开关“m”的开关处理；监控电流指令或者由参数dImax和dImin限制；在速率限制的情况下，对于内环电流控制的指令变为了
[0012]直流环节电压控制通过将Mode标记设置为“1”来启用；分别由智能软开关的变换器在参考值处调节直流线路电压V
dc
，将至少一个变换器设置为控制智能软开关直流线路电压模式；智能软开关直流线路控制器的输出用于内部电流控制的电流参考
[0013]终端电压控制在正常运行情况下，除了控制智能软开关直流线路电压的变换器外，智能软开关的各变换器均处于监控状态；在馈线上游分支发生故障或被迫中断的情况下，通过智能软开关无缝恢复馈线远端连接的负载；智能软开关变换器连续监测馈线远端终端电压。如果任何一个终端电压V
tA
,V
tB
,和V
tC
低于阈值V
th
，内部标志“n”连接到位置“2”；激活了终端电压控制器，根据下垂参数R
d
来调节终端电压，智能软开关在没有监控的情况下自主运行，并与其他电压控制源一起参与负荷分担。
[0014]在控制过程中比例
‑
积分环节的参数选择方法包括：根据双向变换器在不同模式下的平均模型，对提智能软开关的控制器进行了调整；终端电压控制器是基于以下微分方程来调整的，这些微分方程控制着智能软开关在降压模式下的行为:
[0015][0016][0017]其中，I
LA
与V
tA
是智能软开关变换器1的电感电流和终端电压；和V
dc
是占空比和直流线路电压；R
Load
是700V标称端电压下20kW输出功率对应的负载电阻；L
a
,r
L
和C
t
是滤波器的电感、电阻以及终端电容。
[0018]采用升压模式时智能软开关转换器的平均模型行为来调整直流线路控制器，如下所示：
[0019][0020][0021]上述微分方程代表了被控对象的动态；内环电流控制带宽设计为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulatio，PWM)开关频率的1/10。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术背靠背变换器多端口新型通用智能软开关以及基于该智能软开关多线路多模式电压控制方法。所提出多端口通用智能软开关克服传统双有源结构只能是实现两个直流端口连接的缺陷，通过多个双开关器件与滤波组件组合成的变换器进行背靠背连接实现多直流端口的接入。此外，本专利技术提出的基于新型多端口智能软开关的控制方法能够根据馈线状况依照指令灵活切换智能软开关的控制模式，保证始终存在一个变换器维持直流线路或者交流馈线电压稳定。
[0024]有助于减少分布式电源以及柔性负荷带来的电压波动问题；实现低压直流配电网中馈线间功率流的更多功能和更有效的控制；解决了直流配电网控制依靠联络开关进行远端馈线互联，并依靠断路器隔离线路故障实现恢复供电，但联络开关、断路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：通过N端智能软开关对N条直流馈线的互联，并且每个变换器独立启动和控制以实现双向功率流动；至少有一个转换器始终保持智能软开关的直流线路电压，剩下的转换器用于控制终端电压或馈线电流。2.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：所述智能软开关结构为：开关元件与与输入测LC滤波组件(r
a
,L
a
,C
a
)共同组成双向变换器a。同样，开关元件与与输入测LC滤波组件(r
b
,L
b
,C
b
)共同组成双向变换器b，双向变换器a与双向变换器b以背靠背的形式连接在一起，通过这样的方式实现二个以上的DC
‑
DC双向变换器的背靠背互联。3.根据权利要求2所述的一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：所述智能软开关根据需要连接的直流端口确定换流器的个数。4.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：智能软开关的控制方法包括：监控控制、直流环节电压控制和终端电压控制。5.根据权利要求4所述的一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：所述监控控制为通过将控制模式切换标识Mode标记设置为“0”位置来启用，在监控模式下，智能软开关被配置为响应中央控制器的监控指令；在监控模式下，智能软开关接收到一个当前命令以及标记为FLAG的信号，智能软开关连续监控FLAG并将其与值“2”进行比较；FLAG值为“2”表示在线优化算法已经收敛，可以执行指令；“FLAG＝2”还提供了一种故障安全机制，在通信失败的情况下，FLAG值将不再是“2”，智能软开关将自动保持/切换到从监控控制接收到的最后一条命令；这个条件由标记为“m”的控制模式切换开关处理；监控电流指令或者由参数dImax和dImin限制；在速率限制的情况下，对于内环电流控制的指令变为了6.根据权利要求4所述的一种基于智能软开关低压直流配电网协调控制方法，其特征在于：直流环节电压控制通过将模式切换标识Mode标记设置为“1”来启用；分别由智能软开关的变换器在参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖小兵，蔡永翔，马铭浩，付宇，吴鹏，文屹，谈竹奎，郑友卓，刘安茳，郝树青，张洋，杨安黔，何肖蒙，赵霜霜，赵庆林，陈宇，宋磊，钱涛涛，黄如云，王卓月，李跃，苗宇，何洪流，李前敏，张恒荣，班诗雪，黄伟，赖劲舟，陈璐，刘菲菲，王祖峰，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：