一种交直流配网结构及其混合逆变器组的运行方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流配网结构及其混合逆变器组的运行方法，结构包括低压交流线路和直流线路。方法包括采集三相电压和电流数据；根据数据计算功率缺额P和Q，补偿谐波电流以及谐波补偿分量；根据功率缺额P和Q得出最优功率分配系数，并计算得到Si IGBT三相逆变器和SiC MOSFET三相逆变器的电流参考值；根据谐波补偿分量进行分析，得出所述Si IGBT三相逆变器和SiC MOSFET三相逆变器实时补偿电流。通过本发明专利技术Si IGBT三相逆变器在高频调制下跟踪大功率缺额，而SiC MOSFET三相逆变器在高频调制下负责谐波抑制和小功率缺额的快速响应；本发明专利技术结合Si IGBT大容量和SiC MOSFET高开关频率的共同作用实现对配电网末端功率缺额、谐波抑制的快速响应，提高配电网电能质量。提高配电网电能质量。提高配电网电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流配网结构及其混合逆变器组的运行方法


[0001]本专利技术涉及的
，尤其涉及一种交直流配网结构及其混合逆变器组的运行方法。

技术介绍

[0002]随着农村配电网的用电需求量，特别是新能源汽车的普及发展，农村电网的用电峰值激增。相应试点地区各类屋顶安装光伏发电的比例大幅提升。高渗透率光伏等新能源发电以及各类新型负荷大量接入导致农网台区高/低电压等电能质量问题愈发突出，多种电能质量问题并发，需解决农网台区供电品质问题。
[0003]直流配电方式能够有效应对当前低压台区面临的电能质量问题和光伏消纳需求，然而当前现有的交直流混合配电网架构中的直流线路采用送端Si IGBT整流器+受端Si IGBT逆变器背靠背连接方式。受端逆变器直接连接配电网终端的农村用户，其性能直接决定了用户的供电质量。
[0004]当前广泛采用Si IGBT逆变器存在开关频率低，开关损耗大，响应速度慢，难以实现对功率缺额和高频谐波补偿的快速补偿和追踪，影响供电用户的可靠性。

技术实现思路

[0005]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。
[0006]鉴于上述现有Si IGBT逆变器存在开关频率低，开关损耗大，响应速度慢，难以实现对功率缺额和高频谐波补偿的快速补偿和追踪的问题，提出了本专利技术。/>[0007]因此，本专利技术目的是提供一种交直流配网结构及其混合逆变器组的运行方法，其目的在于：通过混合逆变器组的共同作用实现对配电网末端功率缺额、谐波抑制的快速响应，提高配电网电能质量。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供了一种交直流配网结构，其包括，低压交流线路包括电力变压器、线路内阻和交流负荷，所述电力变压器、线路内阻和交流负荷之间的连接方式为三相四线制；直流线路包括Si IGBT三相整流器、混合逆变器组、光储系统，以及直流负荷，所述混合逆变器组包括Si IGBT三相逆变器和SiC MOSFET三相逆变器；所述Si IGBT三相整流器的一端与所述电力变压器的一端进行三相四线制并联，所述Si IGBT三相整流器的另一端输出直流电与所述Si IGBT三相逆变器的直流端串联；所述Si IGBT三相逆变器的交流端通过三相四线制并联于所述交流负荷的一端。
[0010]作为本专利技术所述交直流配网结构的一种优选方案，其中：所述光储系统和直流负荷分别并联于所述Si IGBT三相整流器与所述Si IGBT三相逆变器的直流端之间；所述SiC MOSFET三相逆变器并联于所述Si IGBT三相逆变器的两端。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种混合逆变器组的运行方法，其具体步骤包括：采集三相电压数据和电流数据；根据数据分别计算功率缺额P和Q，补偿谐波电流以及补偿谐波分量；根据功率缺额P和Q得出最优功率分配系数，并计算得到所述Si IGBT三相逆变器和SiC MOSFET三相逆变器的电流参考值I
Si,ref1
和I
SiC,ref2
；根据谐波补偿分量进行分析，得出所述Si IGBT三相逆变器和SiC MOSFET三相逆变器实时补偿电流。
[0012]作为本专利技术所述混合逆变器组的运行方法的一种优选方案，其中：所述最优功率分配系数是将功率缺额P和Q输入所述混合逆变器组的功率损耗模型得出的，所述功率损耗模型通过变换器的功率
‑
损耗曲线拟合而成，即：
[0013]其中，f
Si
(P,Q)和f
SiC
(P,Q)分别为Si IGBT和SiC MOSFET三相逆变器功率
‑
损耗曲线，通过变换器实际测量数据拟合；P
Si
和Q
Si
为Si IGBT三相整流器处理的功率，P
SiC
和Q
SiC
为SiC MOSFET三相逆变器处理的功率；系统的总损耗为最小化的系统总损耗，系统的功率分配比例为：[K1,K2]＝min(P
loss
)＝min(P
loss,Si
+P
loss,SiC
)，各逆变器处理的功率表达式可表示为：其中，K1为有功功率分配系数，K2为无功功率分配系数；P
total
和Q
total
为总的有功、无功功率缺额数据。
[0014]作为本专利技术所述混合逆变器组的运行方法的一种优选方案，其中：所述电流参考值ISi,ref1和ISiC,ref2是根据系统损耗最优为优化目标得到最优的有功功率和无功功率分配系数，计算得到所述Si IGBT三相逆变器的处理有功功率PSi,ref和无功功率QSi,ref，以及所述SiC MOSFET三相逆变器的处理有功功率PSiC,ref和无功功率QSiC,ref；结合电压数据，计算出Si IGBT三相逆变器的d
‑
q轴参考电流Id,ref1,Si和Iq,ref1,Si，SiC MOSFET三相逆变器参考电流Id,ref1,SiC和Iq,ref1,SiC。
[0015]作为本专利技术所述混合逆变器组的运行方法的一种优选方案，其中：所述根据谐波补偿分量进行分析，其具体步骤如下：根据三相电压电流计算待补偿谐波电流I
harm
；对当前补偿谐波电流I
harm
进行快速傅里叶变换，分析待补偿谐波电流I
harm
的频谱信号，找寻出最大幅值的频段信息；判断当前补偿谐波分量是否为高频分量，即是否大于Si IGBT三相逆变器开关频率的1/5；当待补偿谐波主要分量为高频信号，即大于Si IGBT三相逆变器开关频率的1/5时，完全采用SiC MOSFET三相逆变器进行补偿，此时SiC MOSFET三相逆变器的待补偿谐波参考值I
Si,ref2
＝0，I
SiC,ref2
＝I
harm
；当待补偿谐波主要分量为低频信号，即小于Si IGBT三相逆变器开关频率的1/5时，采取混合逆变器补偿模式，利用Si IGBT对谐波电流进行实时补偿，此时I
Si,ref2
＝I
harm
；实时分析Si IGBT三相逆变器补偿后的配网高频谐波电流I
harm,H
，通过SiC MOSFET三相逆变器进行高频谐波实时补偿，此时I
SiC,ref1
＝I
harm,HF
。
[0016]作为本专利技术所述混合逆变器组的运行方法的一种优选方案，其中：所述Si IGBT三相整流器的定直流电压模式主要包括电压外环和电流内环两部分，电压外环用于输出电压的无差跟踪以产生内环电流的参考值，电流内环使用d
‑
q轴解耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流配网结构，其特征在于：包括，低压交流线路(100)包括电力变压器(101)、线路内阻(102)和交流负荷(103)，所述电力变压器(101)、线路内阻(102)和交流负荷(103)之间的连接方式为三相四线制；直流线路(200)包括Si IGBT三相整流器(201)、混合逆变器组(202)、光储系统(203)，以及直流负荷(204)，所述混合逆变器组(202)包括SiIGBT三相逆变器(202a)和SiC MOSFET三相逆变器(202b)；所述SiIGBT三相整流器(201)的一端与所述电力变压器(101)的一端进行三相四线制并联，所述Si IGBT三相整流器(201)的另一端输出直流电与所述SiIGBT三相逆变器(202a)的直流端串联；所述SiIGBT三相逆变器(202a)的交流端通过三相四线制并联于所述交流负荷(103)的一端。2.根据权利要求1所述的交直流配网结构，其特征在于：所述光储系统(203)和直流负荷(204)分别并联于所述Si IGBT三相整流器(201)与所述Si IGBT三相逆变器(202a)的直流端之间；所述SiC MOSFET三相逆变器(202b)并联于所述SiIGBT三相逆变器(202a)的两端。3.一种混合逆变器组的运行方法，基于权利要求1～2任一所述的交直流配网结构，其特征在于：具体步骤包括，采集三相电压数据和电流数据；根据数据分别计算功率缺额P和Q，补偿谐波电流以及补偿谐波分量；根据功率缺额P和Q得出最优功率分配系数，并计算得到所述Si IGBT三相逆变器(202a)和SiC MOSFET三相逆变器(202b)的电流参考值I
Si,ref1
和I
SiC,ref1
；根据谐波补偿分量进行分析，得出所述Si IGBT三相逆变器(202a)和SiC MOSFET三相逆变器(202b)实时补偿电流。4.根据权利要求3所述的混合逆变器组的运行方法，其特征在于：所述最优功率分配系数是将功率缺额P和Q输入所述混合逆变器组(202)的功率损耗模型得出的，所述功率损耗模型通过变换器的功率
‑
损耗曲线拟合而成，即：其中，f
Si
(P,Q)和f
SiC
(P,Q)分别为Si IGBT和SiC MOSFET三相逆变器功率
‑
损耗曲线，通过变换器实际测量数据拟合；P
Si
和Q
Si
为Si IGBT三相整流器(201)处理的功率，P
SiC
和Q
SiC
为SiC MOSFET三相逆变器(202b)处理的功率；系统的总损耗为最小化的系统总损耗，系统的功率分配比例为：[K1,K2]＝min(P
loss
)＝min(P
loss,Si
+P
loss,SiC
)各逆变器处理的功率表达式可表示为：其中，K1为有功功率分配系数，K2为无功功率分配系数；P
total
和Q
total
为总的有功、无功
功率缺额数据。5.根据权利要求4所述的混合逆变器组的运行方法，其特征在于：所述电流参考值I
Si,ref1
和I
SiC,ref1
是根据系统损耗最优为优化目标得到最优的有功功率和无功功率分配系数，计算得到所述Si IGBT三相逆变器(202a)的处理有功功率P
Si,ref
和无功功率Q
Si,ref
，以及所述SiC MOSFET三相逆变器(202b)的处理有功功率P
SiC,ref

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃，付宇，白浩，肖小兵，蔡永翔，杨炜晨，李巍，刘安茳，刘通，王扬，熊楠，方阳，叶远红，郑友卓，郝树青，苗宇，周昌涛，张洋，王卓月，李新皓，张恒荣，李前敏，宋子宏，何肖蒙，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：