交直流混合多端口变流的控制方法技术

本发明专利技术提供一种交直流混合多端口变流的控制方法，将n个变流单元的直流侧串联并引出n+1个直流端子，形成n个直流端口；多绕组变压器引出1个交流端口，构建多端口变流系统；第n+1直流端子d

【技术实现步骤摘要】
交直流混合多端口变流的控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统输配电
，尤其涉及一种交直流混合多端口变流的控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济发展和社会进步，电力负荷迅速增加，电力需求和电力质量需求持续增长。越来越多分布式能源连接到电网，例如光伏能源、风能和电动汽车等，其中有一部分是以直流电的形式接入电网，随着各类直流负载的普及，负荷多样化造成目前能源系统的结构复杂，能源供应的稳定性和高效率方面面临着巨大的挑战。
[0003]因此，在配电网的电力电子化趋势下，交直流混合柔性配电成为了一项热门的研究方向，而目前利用交直流混合柔性配电技术，来实现交、直流变换和直流直流变流时，由于所用电力电子器件多、控制方法复杂、总体成本高等缺陷，还无法实现灵活高效的输配电控制。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种交直流混合多端口变流的控制方法，主要用于解决现有技术中在进行交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将n个变流单元的直流侧串联并从变流单元直流母线引出n+1个直流端子，其中第n+1直流端子d
n+1
定义为公共直流端子，其它n个直流端子与公共直流端子形成n个直流端口；将一个或以上的变压器组成含有n+1个绕组的多绕组变压器，所述n个变流单元的交流侧与所述多绕组变压器的n个绕组连接，所述多绕组变压器从第n+1个绕组引出1个交流端口，构建多端口变流系统；第n+1直流端子d
n+1
定义为公共直流端子，将n个直流端口按电压等级从高至低依次排序，较高电压等级的直流端口的电压由具有较低电压等级的直流端口的电压和二者之间的变流单元的直流电压叠加而成；计算变流单元的电流参考值，构建电流内环控制，根据电流内环控制构建外环控制，对直、交流端口的功率、电流进行控制，确定交、直流端口的输送功率和n个变流单元的变换功率。2.如权利要求1所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，以变流单元是否对相应的端口进行功率或电流控制作为耦合条件，根据所述耦合条件构建直流端口和变流单元的耦合关系，根据耦合关系形成多端口独立控制模式、多端口协同控制模式中的一种或多种。3.如权利要求2所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，定义所述直流端口的电压、输入电流、输入功率分别为V
dtk
、I
dtk
、P
dtk
,所述变流单元的直流电压、直流输入电流、直流输入功率分别为V
duk
、I
duk
、P
ck
，其中k＝1,2,
…
,n,为直流端口序号，第d
n+1
直流端子为具有参考电位的公共端子，V
dtk
是直流端子d
k
与公共直流端子d
n+1
形成的直流端口k的电压，则有：进一步计算可得：利用公式(2)中变流单元功率和直流端口功率的对应关系，对任意变流单元的功率、电流进行控制，完成对n个直流端口和1个交流端口的输送功率、电流进行控制。4.如权利要求3所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，当对n个直流端口进行功率/电流控制时，按公式(2)计算获得相应变流单元的功率/电流参考值；当对第k直流端口以外的其它直流端口和交流端口进行功率控制时，按以下公式换算获得直
流端口k的功率/电流参考值：其中P
at
为交流端口输入功率，从公式(2)、(3)求解还受到各变流单元的额定功率限制：
‑
P
cNk
≤P
ck
≤P
cNk
,k＝1,2
…
,n，其中下标N表示额定值；从公式(2)计算得到：变流单元k的功率/电流受直流端口k功率/电流的影响，也受变流单元k
‑
1功率/电流的影响，以变流单元k与直流端口k、变流单元k
‑
1之间的功率或电流控制作为直流侧耦合关系。5.如权利要求4所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，所述变流单元k为其以上各直流端口和变流单元提供直流电流通道，该直流电流通道按电流额定保持大小不变，并将此直流侧耦合关系对应为多端口独立控制模式；从公式(2)可进一步得出各直流端口的传输功率为：各直流端口电流通过以下公式表示：其中上标“*”表示控制参考量；根据公式(4)、(6)，除了第1变流单元外，其它变流单元的直流电流等于上一变流单元的输入直流电流与相应直流端口的输入电流之差，确定各变流单元的额定电流相互关系为：I
duNk
＝I
duNk
‑1+I
dtNk
,k＝1,2,
…
n,I
duN0
＝0(7)下标N表示额定值；在多端口独立控制模式下，由于各端口功率/电流在其设定的额定值范围内变化，不受其它端口功率/电流大小的影响，可得：I
dtk
≤I
dtNk
,P
dtk
≤P
dtNk
,k＝1,2,
…
n,(8)除第1变流单元外，其它变流单元电流由两部分组成，即上一级变流单元通道电流和本
一级直流端口电流，且该两部分电流都在其额定范围内独立变化，互不影响。在独立控制下，各直流端口最大输送功率即为其额定功率：P
dtmaxk
＝P
dtNk
＝V
dtNk
I
dtNk
＝V
dtNk
(P
cNk
/V
duNk
‑
P
cNk
‑1/V
duNk
‑1)(9)其中k＝1,2,
…
n,I
duN0
＝P
cN0
/V
duN0
＝06.如权利要求5所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，所述变流单元k为其以上各直流端口和变流单元提供直流电流通道，该直流电流通道大小根据各直流端口和变流单元的功率变换需求而变化，以完成对相应的端口的功率或电流控制，将此称为多端口协同控制模式；在多端口协同控制模式下，从公式(5)中计算得出各端口的最大传输功率为：按公式(7)中的关系，计算各变流单元的额定电流和额定功率，将相邻变流单元中的一个的交换功率设为正额定值，另一个的交换功率设为负额定值，可得直流端口的最大和最小输入功率为：7.如权利要求6所述的一种交直流混合多端口变流的控制方法，其特征在于，在多端口协同控制模式下，包括采用优先控制方式对各端口的最大功率进行协同控制，包括以下步骤：对n个直流端口进行优先级划分，优先级以优先级数R表示，n个直流端口的优先级数按序排列，分别为R1、R2···
R
n
，R的数值越高者优先级越高，直流端口的功率/电流控制优先考虑优先级数高的直流端口；以第k直流端口为例，设定第k端口的优先级数为R
k
，当k不等于1或n时，从(5)可得：P
dtk
＝P
ck
‑1V
dtk
/V
duk
‑1‑
P
ck
V
dtk
/V
duk
,k＝1,2,
…
,n,P
c0
V
dt1
/V
du0
＝0(12)根据优先级关系，包括以下四种情况：(1)R
k
>R
k
‑1，R
k
>R
k+1
此时P
ck
‑1取值范围将受P
dtk
的影响，从而优先满足直流端口k输出功率要求，从(12)得其取值范围限定为：P
dtk
V
duk
‑1/V
dtk
‑
P
cNk
V
duk
‑1/V
duk
≤P
ck
‑1≤P
dtk
V
duk
‑1/V
dtk
+P
cNk
V
duk
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭焕，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：