【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种限流型能量路由器，属于能量路由器故障限流和隔离。
技术介绍
1、随着人类社会的经济发展，能源短缺和环境污染等问题日益严重，如全球气候变暖，能源依赖传统化石能源等，新能源和低碳化成为人们日益关注的发展方向，电网也进入了新型电力系统发展的新阶段。未来的电力系统发展将是一个开放、互联、双向传输的体系，在这种需求下，2011年，美国北卡罗来纳大学提出了基freedm的能源互联网结构，即由电力电子变压器所构成的能量路由器，是能源互联网的核心装置，是大脑，是能够实现能量的双向流动核心器件，其具有许多优点：1)能提供多电压等级的接口，即插即用。2)可与微电网相连，为高渗透率新能源并网提供新的方式。3)使得输配电容量大、损耗小、供电品质高。但是系统中发生短路故障时，会对电力电子变压器器件造成损坏，针对这一问题，双有源桥直流变压器故障限流和隔离受到许多学者的关注和研究。
2、但对于dab的故障限流和隔离的研究，目前还并不是很充分。兰征分析能量路由器可以实现主网，交流微网和直流微网之间的功率分配，并考虑了并网和离网下的功率分配，但未考虑电气故障情况下的如何离网过程和故障穿越的方法。李建国在dab模块的基础上加入了sc模块，外部故障时可以切换为直流断路器模式，快速切断与配网的连接，但其需要加入较多的电力电子器件串并联，容易出现器件损坏，控制结构较为复杂。卓超然采用主动电流控制和切除dab内部的支撑电容的方法，使得短路时的冲击电流减小，但其控制策略较为复杂，未考虑故障后dab出口电压状态如何恢复。郑涛通过调节dab移相比，
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种限流型能量路由器。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种限流型能量路由器，包括输入模块、输出模块以及隔离模块；
4、所述输入模块的输入端与中高压交流电网电连接，输入模块通过内置的电压源型换流器将中高压交流电网中输入的中高压交流电转换为中高压直流电输出至隔离模块；
5、所述隔离模块由输入串联、输出并联形式的双有源桥变换器以及限流装置构成，由输入模块输入的中高压直流电通过双有源桥变换器转换为低压直流电输出，隔离模块的输出端还连接有一限流电感，所述限流装置连接在双有源桥变换器的原边h桥与限流电感之间，所述限流电感另一端连接有一直流断路器，直流断路器另一端与输出模块的输入端电连接；
6、所述输出模块的输出端与直流负载设备连接，通过内置的dc/dc转换器将输入的低压直流电转换为适配输出端连接的直流负载设备工作电压的直流电。
7、作为本专利技术的优选实施方式，所述输入模块内置的电压源型换流器为三相整流桥，三相整流桥的入口与中高压交流电网的三相电连接，采用定直流电压控制策略，通过电压外环和电流内环的双闭环控制对输出的中高压直流电的电压进行控制。
8、作为本专利技术的优选实施方式，所述隔离模块中的双有源桥变换器由多个双有源桥模块构成；
9、所述双有源桥变换器采用单移相控制策略，通过改变双有源桥变换器原边副边h桥的移相角控制输出电压的功率大小以及方向；
10、移相角与输出电压的关系如下式所示：
11、din_i＝xout_i-xin_i i≤n-1
12、din_n＝xout_n-xin_i
13、
14、其中：din_i为第i个双有源桥模块的最终移相角；xin_i为输入电压内环输出的第i个双有源桥模块的移相比增量；xout_i为输出电压环得到的第i个双有源桥模块的移相比；n为双有源桥模块的数量。
15、作为本专利技术的优选实施方式，所述隔离模块中的限流装置为单相整流桥，单相整流桥的出口连接限流电感为其提供反向钳位电压；当线路短路时限流装置等效为在放电回路中串流一个反向电源，以减小短路电流峰值，当短路电流减小至过零时，限流装置将开断信号传输至直流断路器，使其机械开关无弧开断，隔离故障。
16、作为本专利技术的优选实施方式，所述限流装置通过基于二自由度模型预测控制策略向故障线路提供反向钳位电压；
17、其中限流装置的电压外环采用二自由度控制，电流内环采用模型预测控制。
18、作为本专利技术的优选实施方式，所述限流装置的电压外环采用二自由度控制的过程具体为：
19、设gff(s)为二自由度控制模型中的前馈控制器，p(s)为二自由度控制模型中的被控对象，根据二自由度的定义，当gff(s)＝[p(s)]-1时，能够实时跟踪限流装置的输入与输出，二自由度控制模型中的偏差与输入的传递函数关系如下：
20、
21、其中：y(s)为二自由度控制模型中的输出；r(s)为二自由度控制模型中的输入；c(s)为二自由度控制模型中的反馈控制器；d(s)为二自由度控制模型中的扰动信号；e(s)为二自由度控制模型中的偏差。
22、作为本专利技术的优选实施方式，所述二自由度模型预测控制策略具体为：
23、构建限流装置的数学模型：
24、
25、其中：uclamp为限流装置输出端连接的限流电感电压；l和r为限流装置输入端连接的电感和电阻；c为限流装置出口处设置的电容；s为开关管导通函数；
26、所述开关管导通函数s的定义如下：
27、
28、其中：vd1、vd2、vd3、vd4分别为限流装置的四个开关管；
29、对于限流装置的连续数学模型，采用一阶前向差分法进行离散化，得到离散化数学模型：
30、
31、其中：udc为限流装置输出侧直流电压；
32、基于电流内环的实时跟踪和控制网侧实际电流和给定值的偏差最小，建立评价函数：
33、j＝|i(k+1)-iref|
34、其中：i(k+1)为模型预测电流值；iref为电流额定值；
35、通过评价函数的寻优结果，获取使得评价函数值最小，实际值与预测值误差最小的开关管导通函数，基于对应的开关管导通函数控制开关管的导通。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种限流型能量路由器，其特征在于，包括输入模块、输出模块以及隔离模块；
2.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述输入模块内置的电压源型换流器为三相整流桥，三相整流桥的入口与中高压交流电网的三相电连接，采用定直流电压控制策略，通过电压外环和电流内环的双闭环控制对输出的中高压直流电的电压进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述隔离模块中的双有源桥变换器由多个双有源桥模块构成；
4.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述隔离模块中的限流装置为单相整流桥，单相整流桥的出口连接限流电感为其提供反向钳位电压；当线路短路时限流装置等效为在放电回路中串流一个反向电源，以减小短路电流峰值，当短路电流减小至过零时，限流装置将开断信号传输至直流断路器，使其机械开关无弧开断，隔离故障。
5.根据权利要求4所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述限流装置通过基于二自由度模型预测控制策略向故障线路提供反向钳位电压；
6.根据权利要求5所述的一种限流型能量路由器，其特
7.根据权利要求6所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述二自由度模型预测控制策略具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种限流型能量路由器，其特征在于，包括输入模块、输出模块以及隔离模块；
2.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述输入模块内置的电压源型换流器为三相整流桥，三相整流桥的入口与中高压交流电网的三相电连接，采用定直流电压控制策略，通过电压外环和电流内环的双闭环控制对输出的中高压直流电的电压进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述隔离模块中的双有源桥变换器由多个双有源桥模块构成；
4.根据权利要求1所述的一种限流型能量路由器，其特征在于，所述隔离模块中的限流装置为单相整流桥，单相整流桥的出...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉波，梁富光，王耀，朱贺，肖阳春，赵铃光，叶景，曾志宏，林超群，涂承谦，雷伟，吴剑钊，柳卫明，苏建新，叶娴，缪健锋，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司宁德供电公司，
类型：发明
国别省市：
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