[發明專利]一種ZSC-SMES拓撲結構及其交/直流側控制方法

在審

• 申請號: 201910005004.1
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109687739A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 林曉冬;何大地
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司成都供電公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

1.一種ZSC-SMES拓撲結構，其特征在于，包括依次連接的交流側三相橋電路、Z源阻抗網絡和斬波器，所述交流側三相橋電路的輸入端連接于三相電網；

所述Z源阻抗網絡包括電容C1、電容C2、電感L1、電感L2和開關管S7，所述電感L1的一端、電容C1的一端和交流側三相橋電路的輸出正極共節點，電感L1的另一端、開關管S7的漏極和電容C2的一端共節點，電感L2的一端、電容C2的另一端和交流側三相橋電路的輸出負極共節點，電感L2的另一端、電容C1的另一端和斬波器的輸出負極共節點，所述開關管S7的源極連接斬波器的輸出正極，所述開關管S7的柵極連接于控制端。

2.根據權利要求1所述的一種ZSC-SMES拓撲結構，其特征在于，所述交流側三相橋電路采用三相逆變橋電路。

3.根據權利要求1所述的一種ZSC-SMES拓撲結構，其特征在于，所述斬波器包括開關管S8、開關管S9、電容C3、電感Lsc、二極管D1和二極管D2；所述電容C3的一端、開關管S8的漏極和二極管D1的陰極共節點并作為斬波器的輸出正極連接于Z源阻抗網絡，所述電容C3的另一端、二極管D2的陽極和開關管S9的源極共節點并作為斬波器的輸出負極連接于Z源阻抗網絡；

所述開關管S8的源極、二極管D2的陰極和電感Lsc的一端共節點，且電感Lsc的另一端、開關管S9的漏極和二極管D1的陽極共節點。

4.使用權利要求1～3中任意一項ZSC-SMES拓撲結構的交流側控制方法，其特征在于，包括：

在ZSC-SMES拓撲結構基礎上建立交流側PCH模型；

在交流側PCH模型內設定期望的平衡點；

根據期望的平衡點求解能量匹配方程并得出ZSC-SMES交流側的控制率。

5.根據權利要求4所述的交流側控制方法，其特征在于，所述建立交流側PCH模型包括：

建立交流側PCH的一般性模型：

式中J(x)為內部結構矩陣，且J(x)＝-J^T(x)；R(x)為半正定耗散矩陣；H(x)為受控系統的能量函數；g(x)為系統的外部端口互聯矩陣；u為系統的輸入端口變量；y為系統的輸出端口變量；x為交流側狀態變量；為交流側狀態變量對時間的導數；

根據ZSC-SMES拓撲結構將ZSC-SMES交流側狀態變量x和輸入端口變量u分別表示為：

根據ZSC-SMES拓撲結構將交流側的能量函數H(x)和能量函數狀態變量的變化率▽H(x)分別表示為：

根據ZSC-SMES拓撲結構將交流側的內部結構矩陣J(x)、耗散矩陣R(x)以及內外部交互結構矩陣g(x)分別表示為：

式中L_g為變流器網側電感值；R_g為變流器網側電阻值；i_d為網側d軸上的電流；i_q為網側q軸上的電流；S_d為變流器交流側d軸上的開關函數；S_q為變流器交流側q軸上的開關函數；U_gd為網側d軸上的電網電壓；U_gq為網側q軸上的電網電壓；ω為網側電壓角頻率；U_dc表示為直流側電壓值；

將交流側的能量函數H(x)、能量函數狀態變量的變化率▽H(x)和內外部交互結構矩陣g(x)代入交流側PCH的一般性模型得出交流側的輸出端口變量y：

y＝g^T(x)▽H(x)＝[-U_dci_d -U_dci_q i_d i_q]^T。