[發明專利]基于固態變壓器的交直流混合電網及其協調控制方法

有效

• 申請號: 202011523266.6
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112653203B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 朱介北;李峰;劉迎澍;趙軍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

1.一種基于固態變壓器的交直流混合電網的協調控制方法，其特征在于，所述交直流混合電網包括中壓子系統，低壓子系統和固態變壓器；

其中，所述中壓子系統由中壓交流子網和中壓直流子網組成，集中式、大容量電源和負荷接入中壓子系統；

所述低壓子系統由低壓交流子網和低壓直流子網組成，分布式、小容量電源和負荷接入低壓子系統；所述中壓子系統和低壓子系統通過中壓直流母線和低壓直流母線分別與所述固態變壓器連接；

其中，所述固態變壓器由中壓換流器、雙有源全橋DAB和低壓換流器級聯組成；所述中壓換流器互聯中壓交流子網和中壓直流子網，所述低壓換流器互聯低壓交流子網和低壓直流子網；所述雙有源全橋通過互聯中壓直流母線和低壓直流母線，實現四個子網的互聯；

所述中壓換流器還包括第一自主功率控制單元，用于協調中壓交流子網和中壓直流子網中的不平衡功率；所述雙有源全橋還包括第二自主功率控制單元，用于協調中壓子系統和低壓子系統的不平衡功率；所述低壓換流器還包括第三自主功率控制單元，用于協調低壓交流子網和低壓直流子網中的不平衡功率；

所述交直流混合電網的協調控制方法包括：第一自主功率控制，第二自主功率控制和第三自主功率控制；

第一自主功率控制，用于協調中壓交流子網和中壓直流子網中的不平衡功率；具體的步驟如下：

在中壓子系統中，通過電壓互感器采集中壓交流母線電壓值和中壓直流母線電壓值，將所述中壓交流母線電壓值經過所述中壓換流器中的鎖相環得到中壓交流子網的交流頻率值；歸一化中壓交流子網交流頻率值和中壓直流母線電壓值得到二者在[-1，0]區間內的數值；將歸一化的交流子網交流頻率值和中壓直流母線電壓值做差，獲得中壓交流子網和中壓直流子網的功率不平衡狀態差異；之后將差值輸入中壓換流器的功率外環得到所述中壓換流器需要傳輸的有功功率參考值；將獲得的有功功率參考值輸入到所述中壓換流器的電流內環，然后經過正弦脈寬調制生成中壓換流器的開關信號S₁～S₆；

第二自主功率控制，用于協調中壓子系統和低壓子系統的不平衡功率；具體的步驟如下：

通過電壓互感器采集中壓直流母線電壓值和低壓直流母線電壓值，并將其歸一化處理得到二者在[-1，0]區間內的數值；將歸一化的中壓直流母線電壓值和低壓直流母線電壓值做差，獲得中壓子系統和低壓子系統的功率不平衡狀態差異，之后輸入DAB的功率環，得到DAB的移相占空比參考值；將獲得的移相占空比參考值換算為對應的移相時間，經過單移相調制生成DAB的開關信號T₁～T₈；

第三自主功率控制，用于協調低壓交流子網和低壓直流子網中的不平衡功率；具體的步驟如下：

在低壓子系統中，通過電壓互感器采集低壓交流母線電壓值和低壓直流母線電壓值，將所述低壓交流母線電壓值經過所述低壓換流器中的鎖相環得到低壓交流子網的交流頻率；歸一化低壓交流子網交流頻率值和低壓直流母線電壓值得到二者在[-1，0]區間內的數值；將歸一化的低壓交流子網交流頻率值和低壓直流母線電壓值做差，獲得低壓交流子網和低壓直流子網的功率不平衡狀態差異；之后將差值輸入低壓換流器的功率外環得到所述低壓換流器需要傳輸的有功功率參考值；將獲得的有功功率參考值輸入到所述低壓換流器的電流內環，然后經過正弦脈寬調制生成低壓換流器的開關信號Q1～Q6。

2.根據權利要求1所述的基于固態變壓器的交直流混合電網的協調控制方法，其特征在于，所述中壓交流子網和中壓換流器的交流端口通過中壓交流母線連接，所述中壓直流子網和中壓換流器的直流端口通過中壓直流母線連線，所述低壓直流子網與低壓換流器的直流端口通過低壓直流母線連接，所述低壓交流子網與所述低壓換流器的交流端口通過低壓交流母線連接；所述中壓換流器的直流端口與所述DAB的中壓側相連，所述DAB的低壓側連接所述低壓換流器的直流端口。

3.根據權利要求1所述的基于固態變壓器的交直流混合電網的協調控制方法，其特征在于，所述中壓換流器和低壓換流器均為三相三橋臂型換流器。

4.根據權利要求1所述的基于固態變壓器的交直流混合電網的協調控制方法，其特征在于，所述中壓交流子網包括柴油發電機及其AC/AC換流器，風機及其AC/AC換流器，交流負荷。