具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及柔性互联配电网的技术领域，本发明专利技术公开了具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法及系统，多端口柔性互联器由多个交流/直流变换器及直流/直流变换器构成；交流/直流变换器的交流端口连接不同的配电网，直流侧并联在同一直流母线上，直流/直流变换器的一侧连接直流母线，另一侧连接储能电池。本发明专利技术提出一种具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法，提出的阻尼注入器能够增强交流端口的阻尼，抑制多端口柔性互联器中交流/直流变换器与所连接配电网的异常交互，减少振荡等问题的发生。提出的储能侧镇定控制器可以抑制多端口柔性互联器中交流/直流变换器、直流/直流变换器在直流侧的振荡失稳问题，提高稳定性。提高稳定性。提高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及柔性互联配电网的
，尤其涉及具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着接入常规交流配电网的分布式可再生能源的不断提高，其对常规交流配电网的电能质量、潮流调控以及供电可靠性等均造成重要影响，构建柔性互联配电网被认为是解决常规交流配电网面临上述难题的有效途径。柔性互联配网是一种新兴的配网架构方式，通过应用具备功率控制能力的智能软开关，具备更强的供电架构调整能力，可应用于促进微网新能源发电的消纳。另一方面，柔性互联配网可将配网传统联络开关替换为智能软开关，智能软开关具备的电压支撑能力可在负荷大规模转供的场景下避免出现馈线末端节点电压过低的情况。
[0003]作为一种智能软开关，多端口柔性互联器能够连接多个交流配电网，从而灵活控制连接的各配电网之间的潮流，优化配电网的协调控制与整体运行。一种多端口柔性互联器的结构图，包含交流/直流变换器、直流/直流变换器以及储能电池，交流/直流变换器的交流端口连接不同的配电网。目前，多端口柔性互联器中交流/直流变换器通常采用矢量控制，即采用锁相环观测配电网电压的相位、并以调节并网电流的形式控制输出有功功率，在矢量控制下交流/直流变换器呈现出电流源的外特性，需要依附强电网运行、不具有主动响应负荷功率波动的能力。此外，由于配电网处在电网末端，线路阻抗较大，呈现出弱电网特性，常规矢量控制的交流/直流变换器易与所连接的配电网异常交互，引发诸如低频振荡、次同步振荡、高频谐波振荡等问题，危及多端口柔性互联器的安全稳定运行。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的是解决上述问题，面向多端口柔性互联器，提出使其呈现出电压源特性的交流/直流变换器的控制系统，适用于高比例可再生能源接入配电网的工况，能够在弱配电网条件下稳定运行，抑制振荡等问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法，包括：
[0008]多端口柔性互联器由多个交流/直流变换器及直流/直流变换器构成；
[0009]交流/直流变换器的交流端口连接不同的配电网，直流侧并联在同一直流母线上，直流/直流变换器的一侧连接直流母线，另一侧连接储能电池；
[0010]在交流/直流变换器的控制环路中，交流/直流变换器向配电网输出有功功率的参
考值P
gref
与有功功率的反馈值P
g
之差经过一个PI调节器，PI调节器的输出作为选通开关S1位置1的输入，直流电压参考值u
dcref
与直流电压反馈值u
dc
之差得到Δu
dc
，Δu
dc
经过一个增益为K
I
的积分器后作为选通开关S2位置2的输入，选通开关S2位置1的输入为0，Δu
dc
经过一个增益为K
p
的比例环节后叠加选通开关S2的输出作为选通开关S1位置2的输入，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer1，再经过一个使能标志位En后进入选通开关S1的控制标志位Ctrl，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer2后进入选通开关S2的控制标志位Ctrl，常数100π经过一个积分器后叠加选通开关S1的输出为相位θ；
[0011]检测交流/直流变换器的端口电压幅值U
p
，端口电压幅值的参考值U
pref
与端口电压幅值U
p
之差经过一个增益为K
v
的比例环节，再叠加端口电压基准值U
t0
得到U，检测直流电压u
dc
，经过一个阻尼注入器后输出为ΔU
s
，ΔU
s
叠加U作为交流/直流变换器的调制电压幅值U
t
，根据调制电压幅值U
t
和相位θ生成正弦信号正弦信号经过脉冲宽度调制环节后生成触发脉冲信号s
gabc
用于交流/直流变换器。
[0012]作为本专利技术所述的具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法的一种优选方案，其中：所述直流/直流变换器采用如下控制结构，
[0013]直流电压参考值u
dcref
与直流电压反馈值u
dc
之差经过一个PI调节器后作为选通开关S3位置1的输入，检测储能电池的荷电状态SOC，并将其与荷电状态的设定值SOCset相减后经过一个PI调节器，再经过限幅环节后作为选通开关S3位置2的输入，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer3后进入选通开关S3的控制标志位Ctrl，选通开关S3的输出经过变化率限幅环节后为直流电压参考值i
dcref
，检测直流/直流变换器在直流母线侧的输出电流i
dc
，i
dc
经过储能侧镇定控制器后为Δu，i
dcref
与i
dc
之差经过一个PI调节器后叠加Δu，再经过调制环节生成触发脉冲信号s
e
用于直流/直流变换器；
[0014]当控制标志位Ctrl的输入为0时，选通开关S1、S2、S3的输出为位置1的输出量，当控制标志位Ctrl的输入为1时，选通开关S1、S2、S3的输出为位置2的输出量；
[0015]当储能电池的荷电状态SOC异常、需要强制充电或放电时，运行模式控制标志位CFL的值设为1，切换为连接配电网的端口控制直流侧电压，储能电池进行强制充电或放电，当储能电池的荷电状态SOC在正常范围内，运行模式控制标志位CFL的值设为0，切换为储能电池控制直流侧电压；
[0016]当需要运行模式控制标志位CFL的值设为1，并切换为某个连接配电网的端口控制直流侧电压时，端口的使能标志位En的值设为1，其余端口的使能标志位En的值设为0。
[0017]作为本专利技术所述的具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法的一种优选方案，其中：所述阻尼注入器的传递函数满足如下关系：
[0018][0019]其中，s为拉普拉斯算子，K
t
为阻尼控制系数，T1、T2为时间常数。
[0020]作为本专利技术所述的具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法的一种优选方案，其中：所述储能侧镇定控制器的输入i
dc
与输出Δu之间满足如下关系：
[0021][0022]其中，s为拉普拉斯算子，K
e
为储能侧镇定控制系数，T3、T4为时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法，其特征在于：包括，多端口柔性互联器由多个交流/直流变换器及直流/直流变换器构成；交流/直流变换器的交流端口连接不同的配电网，直流侧并联在同一直流母线上，直流/直流变换器的一侧连接直流母线，另一侧连接储能电池；在交流/直流变换器的控制环路中，交流/直流变换器向配电网输出有功功率的参考值P
gref
与有功功率的反馈值P
g
之差经过一个PI调节器，PI调节器的输出作为选通开关S1位置1的输入，直流电压参考值u
dcref
与直流电压反馈值u
dc
之差得到Δu
dc
，Δu
dc
经过一个增益为K
I
的积分器后作为选通开关S2位置2的输入，选通开关S2位置1的输入为0，Δu
dc
经过一个增益为K
p
的比例环节后叠加选通开关S2的输出作为选通开关S1位置2的输入，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer1，再经过一个使能标志位En后进入选通开关S1的控制标志位Ctrl，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer2后进入选通开关S2的控制标志位Ctrl，常数100π经过一个积分器后叠加选通开关S1的输出为相位θ；检测交流/直流变换器的端口电压幅值U
p
，端口电压幅值的参考值U
pref
与端口电压幅值U
p
之差经过一个增益为K
v
的比例环节，再叠加端口电压基准值U
t0
得到U，检测直流电压u
dc
，经过一个阻尼注入器后输出为ΔU
s
，ΔU
s
叠加U作为交流/直流变换器的调制电压幅值U
t
，根据调制电压幅值U
t
和相位θ生成正弦信号正弦信号经过脉冲宽度调制环节后生成触发脉冲信号s
gabc
用于交流/直流变换器。2.如权利要求1所述的具有电压源特性的多端口柔性互联器的控制方法，其特征在于：所述直流/直流变换器采用如下控制结构，直流电压参考值u
dcref
与直流电压反馈值u
dc
之差经过一个PI调节器后作为选通开关S3位置1的输入，检测储能电池的荷电状态SOC，并将荷电状态SOC与荷电状态的设定值SOCset相减后经过一个PI调节器，再经过限幅环节后作为选通开关S3位置2的输入，运行模式控制标志位CFL经过一个上升沿延时器Delayer3后进入选通开关S3的控制标志位Ctrl，选通开关S3的输出经过变化率限幅环节后为直流电压参考值i
dcref
，检测直流/直流变换器在直流母线侧的输出电流i
dc
，i
dc
经过储能侧镇定控制器后为Δu，i
dcref
与i
dc
之差经过一个PI调节器后叠加Δu，再经过调制环节生成触发脉冲信号s
e
用于直流/直流变换器；当控制标志位Ctrl的输入为0时，选通开关S1、S2、S3的输出为位置1的输出量，当控制标志位Ctrl的输入为1时，选通开关S1、S2、S3的输出为位置2的输出量；当储能电池的荷电状态SOC异常或需要强制充电或放电时，运行模式控制标志位CFL的值设为1，切换为连接配电网的端口控制直流侧电压，储能电池进行强制充电或放电，当储能电池的荷电状态SOC在正常范围内，运行模式控制标志位CFL的值设为0，切换为储能电池控制直流侧电压；当需要运行模式控制标志位CFL的值设为1、切换为某个连接配电网的端口控制直流侧电压时，端口的使能标志位En的值设为1，其余端口的使能标志位En的值设为0。3.如权利要求1所述的具有电压源特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宸宇，刘瑞煌，袁宇波，史明明，朱卫平，葛雪峰，喻建瑜，周琦，谢文强，朱睿，王晨清，陈实，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：