[發明專利]一種具備自適應限流功能的中間變流器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110349222.4
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113054863B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 帥智康;沈霞;沈超;黃文;葛俊;何梨梨
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/66
• 分類號: H02M7/66;H02M7/72;H02M1/32;H02J5/00
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

本發明公開了一種具備自適應限流功能的中間變流器，包括電壓電流正負序分離模塊、正負序電壓控制外環模塊、參考電流幅值預測及自適應限流控制模塊、正負序電流內環控制模塊、PWM驅動模塊，其控制方法為中間變流器交流側電壓、電流通過二階廣義積分器分離、等幅值Clark變換、差值、PI單元、有功無功解耦處理得到dq坐標系下內環參考電流正負序分量；接著采用反Clark變換、幅值預測算法自適應限流與直流母線電壓允許偏移范圍和振蕩范圍的最大過流能力進一步限流，最終得到abc坐標系下電壓調制波；驅動中間變流器電力電子開關器件開斷。不僅提升了交流微電網故障期間交流及直流母線電壓質量與中間變流器兩側電流質量，而且無需增加額外單元，靈活性高。

技術領域

本發明屬于交直流混合微電網中間變流器控制技術領域，涉及一種具備自適應限流功能的中間變流器及其控制方法。

背景技術

交直流混合微電網融合了交流與直流微電網，從架構上使交流與直流微源靈活地組網，省去了多個中間變換環節，因而更具兼容性，是未來微電網發展的必然趨勢。其中，中間變流器(Interlinking Converter，IC)是連接交流和直流微電網的重要橋梁，是促進系統能量交換，維持交流與直流系統穩定的關鍵裝備；其工作可靠性和穩定性對交直流混合微電網至關重要。

中間變流器(IC)連接在交流和直流母線之間，直流側故障一般通過斷路器快速切除，而交流側故障切除速度小于直流側故障切除速度，并且允許故障時可以在某些特殊情況下帶故障運行。但中間變流器(IC)是連接交流和直流母線之間的裝備，不能隨意脫網，交流側故障時，一方面會導致基于電力電子器件的中間變流器(IC)過流時易燒毀；另一方面，交流側的故障會經過中間變流器(IC)的耦合作用傳遞給直流側，導致直流母線電壓跌落或振蕩，影響直流微電網的供電。

發明內容

本發明提供一種具備自適應限流功能的中間變流器及其控制方法，解決交直流混合微電網中交流側故障時導致中間變流器(IC)過流燒壞的問題；及解決交流側故障經中間變流器(IC)傳遞給直流側，導致直流母線電壓跌落或振蕩，影響直流微電網的供電的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種具備自適應限流功能的中間變流器，包括：

基于二階廣義積分器的電壓電流正負序分離模塊，用于將采集的中間變流器交流側電壓信號和電流信號分離為正、負序分量，并采用等幅值Clark變換將abc坐標系下的三相電流正、負序分量轉換為dq坐標系下的電流正負序分量；

正負序電壓控制外環模塊，用于將等幅值Clark變換分離后的abc坐標系下的三相電壓正序分量、負序分量轉換為dq坐標系下的電壓正序分量、負序分量，然后將d軸、q軸額定參考電壓正序分量、負序分量分別與d軸、q軸電壓正序分量、負序分量進行差值處理得到電壓差，將得到的電壓差經PI單元、有功無功解耦處理得到dq坐標系下內環參考電流正序分量、負序分量；

參考電流幅值預測及自適應限流控制模塊，用于將dq坐標系下內環參考電流正序分量、負序分量采用反Clark變換為abc坐標系下內環參考電流正序分量、負序分量，通過疊加得到abc坐標系下實際參考電流，并利用預測算法對實際參考電流各相電流進行幅值預測；接著利用得到的幅值預測進行自適應限流，得到限流之后的內環參考電流，接著將限流之后的內環參考電流采用等幅值Clark變換為dq坐標系下的限流之后內環參考電流正序分量、負序分量；然后利用直流母線電壓允許偏移范圍和振蕩范圍的最大過流能力進行限流，得到dq坐標系下最大過流能力的內環參考電流正序分量、負序分量，最終實現中間變流器輸出電流的自適應抑制；

正負序電流內環控制模塊，用于處理參考電流幅值預測及自適應限流控制模塊傳遞來的最大過流能力的內環參考電流正序分量、負序分量，進而得到abc坐標系下的電壓調制波；

PWM驅動模塊，用于生成電力電子器件驅動信號，驅動中間變流器電力電子開關器件開斷。