[發明專利]背靠背變流器的控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010732026.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111969594B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 周超群;李曉悅;劉兆元;于強;李延真;劉術波;于喬;田振業;郭英雷;陳先凱;趙會亮;王超;王瑞琪;梁慧媛;黃興;高一文;張立國;張雪緣;劉光輝;陳書祥
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司青島供電公司;國網山東綜合能源服務有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36;H02M5/458;H02J3/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發明屬于電力電子控制領域，提供了一種背靠背變流器的控制方法及系統。其中，背靠背變流器的控制方法包括采用模型預測直接電流控制策略跟蹤電網側變流器的內環電流；采用電流閉環控制策略跟蹤控制負載側變流器的負載電流；當負載突變時，將負載功率通過負載功率前饋控制策略前饋至電網側變流器的電流內環，以維持電網側變流器和負載側變流器的功率協調控制。

技術領域

本發明屬于電力電子控制領域，尤其涉及一種背靠背變流器的控制方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

配電網作為從電網側到用戶側的關鍵環節，隨著各種分布式能源和電動汽車等負荷的增多，對配電網的要求也越來越高，以使得各種分布式能源能夠最大程度上發揮各自的效用，提升電網的穩定性和用戶側供電的可靠性。

然而，針對配電網的靈活調度和控制方面，相關技術和裝備仍然比較匱乏，現有的技術裝備往往不能滿足現實要求。例如，目前主要采用的有對弱網側的直接調度和對電容器、斷路器、有載調壓變壓器等輔助裝置的調節控制，但都存在一些問題。就直接調度來看，因為弱網側分布式能源往往不易控或不能控，且和電網調度中心缺少有效聯系，直接調度的效率滿足不了電網運行的需求。而各種輔助裝置的調節能力有限，無法滿足快速及時的能量交換。同時，發明人發現，以上設備及方法難以抑制各種分布式能源的隨機波動性、電動汽車等不確定負荷的沖擊性及電網故障等因素影響，增加了配電網發生故障的風險，甚至造成調控裝備的損壞。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種背靠背變流器的控制方法及系統，其可以實現電網側和弱網側能量的雙向流動和靈活控制，同時具有故障隔離、無功補償的功能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面提供一種背靠背變流器的控制方法。

一種背靠背變流器的控制方法，包括：

采用模型預測直接電流控制策略跟蹤電網側變流器的內環電流；

采用電流閉環控制策略跟蹤控制負載側變流器的負載電流；

當負載突變時，將負載功率通過負載功率前饋控制策略前饋至電網側變流器的電流內環，以維持電網側變流器和負載側變流器的功率協調控制。

進一步地，在跟蹤電網側變流器的內環電流的過程中，電流內環的給定值為：在電網故障時，根據電網側變流器傳遞的總有功功率得到低諧波正弦化的電流參考值。

進一步地，電網側變流器傳遞的總有功功率由直流母線電壓穩定電容上存儲的有功功率與負載側的有功功率疊加得到，直流母線電壓穩定電容上存儲的有功功率采用模型預測控制電網側變流器的電壓外環得到。

上述技術方案的優點在于，電壓外環采用模型預測控制，根據電容電壓模型，得到維持直流母線電壓穩定電容上存儲的有功功率，負載側的有功功率與電容上的有功功率相加得到變換器#1傳遞的總有功功率。在電網故障時，根據該總有功功率得到低諧波正弦化的電流參考值。該參考值作為電流內環的給定值。采用模型預測控制實現內環電流的跟蹤控制，具有快速無超調特性，實現電網故障時的快速響應。

進一步地，采用電流閉環控制策略跟蹤控制負載側變流器的負載電流的過程為：將負載側變流器的實際三相電流進行坐標變換，與給定的dq坐標系中的參考電流作差，差值送給PI控制器，PI控制器用于實現電流的無靜差控制；PI控制器的輸出送到SPWM調制模塊，用于控制開關管的通斷。

上述技術方案的優點在于，實現電流的無靜差跟蹤控制，可根據負載側功率的變化改變功率流向，提高了新能源消納能力及系統效率。

本發明的第二方面提供一種背靠背變流器的控制系統。

一種背靠背變流器的控制系統，包括：