[發(fā)明專利]一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011184794.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112350362A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬文忠;丁安敏;田洪英;趙雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02J1/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，配電系統(tǒng)采用兩端供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，柔性互聯(lián)裝置、交直流負(fù)荷、直流微網(wǎng)等多個(gè)設(shè)備通過(guò)變換器與直流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率交換。直流電網(wǎng)通過(guò)換流站MMC與交流系統(tǒng)連接，MMC通過(guò)增減接入換流器的子模塊的數(shù)量，來(lái)滿足不同的功率和電壓等級(jí)的要求。基于無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制的超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置SMES并聯(lián)到直流配電系統(tǒng)中，SMES中的DC/DC變流器能夠工作在兩象限，控制絕緣柵雙極晶體管S₁、S₂的導(dǎo)通和關(guān)斷，來(lái)控制SMES的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)磁體的充、放電，從而消納系統(tǒng)中的不平衡功率，其特征在于，所述抑制方法包括：

步驟A：搭建一個(gè)含有SMES的柔性直流配電系統(tǒng)，主要包括柔性互聯(lián)裝置、交直流負(fù)荷、直流微網(wǎng)等設(shè)備，配電系統(tǒng)通過(guò)MMC換流器與交流電網(wǎng)連接，系統(tǒng)中加入鎖相環(huán)環(huán)節(jié)，為控制系統(tǒng)定向公共點(diǎn)提供相位基準(zhǔn)。

步驟B：SMES采用無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制，預(yù)測(cè)了第k+2時(shí)刻的變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考量的快速準(zhǔn)確跟蹤；

步驟C：通過(guò)SMES中的DC/DC變流器來(lái)控制絕緣柵雙極晶體管S₁、S₂的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)磁體的充、放電。

步驟D：當(dāng)配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，SMES處于待機(jī)模式，與系統(tǒng)互不影響；

步驟E：當(dāng)配電系統(tǒng)受到小干擾，發(fā)生直流振蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差甚至失穩(wěn)時(shí)，SMES根據(jù)具體情況投入運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟A中，柔性直流配電系統(tǒng)中與交流電網(wǎng)連接的換流器控制結(jié)構(gòu)主要由外環(huán)控制器和內(nèi)環(huán)控制器組成。兩個(gè)換流站的內(nèi)環(huán)控制環(huán)節(jié)均采用電流控制，在外環(huán)控制環(huán)節(jié)中，MMC₁的外環(huán)控制器采用定直流電壓和定無(wú)功功率控制，MMC₂的外環(huán)控制器采用定有功功率和定無(wú)功功率控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟A中，需要判斷柔性直流配電系統(tǒng)是否運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)直流側(cè)有無(wú)振蕩產(chǎn)生。若配電系統(tǒng)正常運(yùn)行，那么SMES裝置處于待機(jī)模式，不與系統(tǒng)交換功率；若配電系統(tǒng)發(fā)生直流振蕩，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變差，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，則SMES根據(jù)需要投入運(yùn)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟A中，柔性直流配電系統(tǒng)產(chǎn)生直流振蕩的主要原因是配電系統(tǒng)中含有定功率控制的換流器，這些換流器的恒功率負(fù)載特性會(huì)產(chǎn)生負(fù)電阻作用，降低系統(tǒng)阻尼，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變差甚至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。同時(shí)，直流電網(wǎng)中直流電抗器、直流線路、直流電容器等設(shè)備的等效電阻小，換流閥開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)延時(shí)、通信延時(shí)等外部因素均可能引起系統(tǒng)振蕩。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟B中，SMES采用了無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制，通過(guò)采樣當(dāng)前時(shí)刻配電系統(tǒng)的狀態(tài)量和指令值，結(jié)合系統(tǒng)離散狀態(tài)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)系統(tǒng)下一采樣時(shí)刻的狀態(tài)，并以當(dāng)前時(shí)刻的指令等于下一時(shí)刻的狀態(tài)為目標(biāo)，計(jì)算出下一時(shí)刻的控制量。為了消除控制延時(shí)的影響，該控制策略還預(yù)測(cè)了系統(tǒng)第k+2時(shí)刻的狀態(tài)，大大提高了SMES控制的準(zhǔn)確性。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟C中，絕緣柵雙極晶體管S₁、S₂屬于全控型器件，通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷，開(kāi)關(guān)速度快，通流能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好。根據(jù)配電系統(tǒng)的實(shí)際需要，調(diào)節(jié)SMES中DC/DC變流器的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件S₁、S₂的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)磁體中充、放電電流的斬波控制，從而消納系統(tǒng)中的不平衡功率，抑制直流振蕩。