[發明專利]一種四端口電能路由器及其低電壓穿越控制方法

有效

• 申請號: 202011284088.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112448414B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 文武松;趙爭鳴;袁立強;姬世奇;莫昕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48;H02J3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種四端口電能路由器的低電壓穿越控制方法，其特征在于，所述四端口電能路由器包括10kV中壓交流MVAC、10kV中壓直流MVDC、750V低壓直流LVDC和380V低壓交流LVAC四種端口；

其中，MVAC端口連接10kV交流配電網；

MVDC端口通過兩級DC/DC變換器外接光伏陣列；

LVDC端口外接數據中心直流設備、儲能裝置及光伏陣列；

LVAC端口連接380V交流電網并向數據中心的交流負荷提供電能；

所述MVDC和LVDC端口運行于恒壓模式；

所述LVAC端口工作于P/Q模式；

所述MVAC運行于有功跟隨模式，用于實現四個端口的有功實時平衡；

所述低電壓穿越控制方法包括以下步驟：

步驟一、選擇四個端口的控制模式，其中，MVAC端口采用功率跟隨控制方式，通過控制保證MVAC端口的輸入有功功率大小始終與MVDC端口、LVDC端口及LVAC端口的輸出有功功率之和相等；LVAC端口采用恒定功率控制方式，正常運行時，用于給四端口電能路由器的負載提供功率或向電網回饋有功功率，在LVRT期間，用于調節四端口電能路由器的有功功率的大小，避免出現瞬時網側過流或直流母線過壓；

步驟二、設定端口的工作模式及LVRT期間的功率支撐，首先，定義MVAC端口所連接的中壓交流電網的電壓跌落深度如式(1)所示：

N_v＝U_m/U_m(rated) (1)，

其中，U_m(rated)為電網電壓的額定幅值，U_m為電網電壓的實測幅值；所述四端口電能路由器具備三種工作模式：正常模式、LVRT模式和脫網模式，當N_v大于0.9時，所述四端口電能路由器的各端口運行于正常模式；當檢測到N_v小于0.2時，MVAC端口與電網脫離，所述四端口電能路由器進入脫網模式，其它各端口也停止運行；當N_v取值在0.2～0.9時，所述四端口電能路由器運行于LVRT模式；

所述MVAC端口在LVRT模式時對電網提供無功支撐，從電網吸收的容性無功電流I_Q及無功功率Q_MA滿足式(2)、式(3)：

Q_MA＝-3U_mI_Q/2 (3)，

其中，I_{m_LV}為MVAC端口的額定輸入電流；

所述MVAC端口允許的最大有功電流I_p(max)及有功功率P_MA(max)如式(4)、式(5)所示：

P_MA(max)＝3U_mI_P(max)/2 (5)，

當I_p(max)0時，MVAC工作在“發電”狀態，即MVAC端口向電網輸送有功；

當I_p(max)＝0時，MVAC工作在“用電”狀態，即MVAC端口從電網吸收有功；

步驟三、設定所述四端口電能路由器的四端口之間的功率平衡關系，具體是在運行過程中四個端口實時保持有功功率平衡，即滿足式(6)所示：

P_MA+P_MD+P_LD+P_LA＝0 (6)

其中，P_MA,P_MD,P_LD和P_LA分別為MVAC、MVDC、LVDC和LVAC端口的實時有功功率，功率為正表示端口從外部吸收有功，為負則表示向外部設備輸送有功功率；

設LVAC端口的額定有功功率為PLA(rated)，在MVAC處于“發電”狀態下，即PMA0時，各端口的功率配置可分為：

情景1——|PLA(rated)|PMD+PLD；

情景2——|PLA(rated)|＝PMD+PLD0；

情景3——|PLA(rated)|-PMD-PLD＝0；

在MVAC處于“用電”狀態下， 即PMA＝0，各端口的功率配置可分為：

情景4——|PLA(rated)|＝-PMD–PLD；

情景5——|PLA(rated)|-PMD-PLD＝0；

情景6——|PLA(rated)|＝PMD+PLD0；

步驟四、設置MVAC運行在P_MA0的“發電”狀態下的三種LVRT模式，即：模式1—最大有功電流發電、模式2—有功限流發電和模式3—跌落深度受限發電；

步驟五、設置MVAC運行在P_MA＝0時的“用電”狀態下的三種LVRT模式：模式4—最小有功電流用電、模式5—有功限流用電和模式6—跌落深度受限用電；

步驟六、設置四端口之間的功率協同控制，四個端口控制器采用統一的全局同步時鐘進行同步。