[發(fā)明專利]一種用于柔性直流配電網(wǎng)的AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710289335.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106972520B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解大;喻松濤;趙祖熠;李巖;李巍巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于柔性直流配電網(wǎng)的AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型的控制方法，AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型包括交流側(cè)的一個(gè)三相AC電壓源模型以及直流側(cè)的一個(gè)雙極性DC電源模型，其控制方法包括定直流電壓控制和定功率控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性直流配電網(wǎng)中直流系統(tǒng)和交流環(huán)節(jié)的連接以及其運(yùn)行控制，一方面能滿足柔性直流配電網(wǎng)和上級(jí)交流電網(wǎng)進(jìn)行連接和功率傳遞的需求，另一方面能連接柔性直流配電網(wǎng)中存在的各種交流負(fù)荷以及交流電源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到直流配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于柔性直流配電網(wǎng)的AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)、信息控制技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的全控型可關(guān)斷器件的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)內(nèi)開(kāi)始采用IGBT構(gòu)成電壓源變流器(VSC)來(lái)進(jìn)行直流輸電，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，可以準(zhǔn)確快速的控制電壓源變流器的幅值和電壓。

另一方面，隨著現(xiàn)代配電系統(tǒng)中的電源、負(fù)荷日趨直流化，大量分布式可再生能源的輸出方式為直流電或可經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單整流后變成直流電，并且很多電氣設(shè)備采用直接由直流電驅(qū)動(dòng)的方式，或者由采用變頻技術(shù)來(lái)進(jìn)行供電。直接采用直流進(jìn)行配電可以省去大量AC/DC環(huán)節(jié)，節(jié)省設(shè)備成本，提高供電效率。現(xiàn)代配電系統(tǒng)中，分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)荷的直流化發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)一步推動(dòng)了柔性直流配電網(wǎng)的發(fā)展。

在柔性直流配電網(wǎng)中，AC/DC節(jié)點(diǎn)是重要的組成部分，一方面由于直流配電網(wǎng)需要和上級(jí)交流電網(wǎng)進(jìn)行連接和功率傳遞，另一方面直流配電網(wǎng)中存在各種交流負(fù)荷以及交流電源。然而現(xiàn)有的AC/DC變換器建模和控制技術(shù)主要針對(duì)交流系統(tǒng)以及直流輸電系統(tǒng)，并且包含有大量非線性器件，難以應(yīng)用于大規(guī)模的柔性直流配電系仿真運(yùn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)前面所述的現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于柔性直流配電網(wǎng)的AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型的控制方法，能夠模擬柔性直流配電網(wǎng)中AC/DC節(jié)點(diǎn)的電壓-功率特性，同時(shí)極大減少仿真計(jì)算量，節(jié)約計(jì)算機(jī)的運(yùn)算時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是根據(jù)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于柔性直流配電網(wǎng)的AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型的控制方法，所述AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型包括一個(gè)雙極性DC電源模型和一個(gè)三相AC電壓源模型，所述AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型將直流配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓維持在恒定值，為直流配電網(wǎng)主網(wǎng)絡(luò)的電壓提供支撐，控制方法包括如下步驟：

S1：根據(jù)AC/DC標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)模型接入的直流配電網(wǎng)主電網(wǎng)電壓等級(jí)設(shè)定模型的基準(zhǔn)電壓V_b；再根據(jù)計(jì)算出的模型輸出功率判斷模型是否超出容量限制，如果模型輸出功率超過(guò)AC/DC節(jié)點(diǎn)的容量，則采用功率源模型的功率控制，如果模型功率在AC/DC節(jié)點(diǎn)的容量范圍之內(nèi)，則模型通過(guò)內(nèi)部的電壓測(cè)量模塊測(cè)量出第k步的模型的外部端口電壓V(k)，根據(jù)公式ΔV(k)＝V(k)-V_b，計(jì)算出模型的端口電壓偏移量ΔV(k)，其中k為大于等于1的整數(shù)；

S2：根據(jù)模型的端口電壓偏移量ΔV(k)絕對(duì)值的大小判斷模型端口電壓是否處于基準(zhǔn)電壓死區(qū)內(nèi)，若是，則不進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，即控制器向可控電壓源發(fā)出的電壓信號(hào)V_out(k)不改變；若否，再判斷模型端口電壓是否處于有條件電壓調(diào)節(jié)死區(qū)區(qū)域內(nèi)，若是，模型控制器將不對(duì)模型電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，若否，則進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，通過(guò)比例控制將模型的端口電壓調(diào)節(jié)至死區(qū)區(qū)域內(nèi)。

S3：根據(jù)公式ΔV_out(k)＝k_p×ΔV(k)和公式V_out(k)＝V_out(k-1)+ΔV_out(k)計(jì)算控制器發(fā)送給可控電壓源的電壓信號(hào)V_out(k)，控制器判斷k-1步時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)是否進(jìn)行了電壓調(diào)節(jié)，若是，則繼續(xù)按照該步驟中的公式進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；若否，則不進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，即控制器向可控電壓源發(fā)出的電壓信號(hào)V_out(k)不改變。