[發明專利]柔性消弧裝置直流側電壓的穩定控制方法

有效

• 申請號: 202110354585.7
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113067324B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 郭宸杰;郭謀發;游建章;張彬隆;楊博雅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02J3/36;H02J3/18;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種柔性消弧裝置直流側電壓的穩定控制方法，其特征在于：柔性消弧裝置采用單相級聯H橋變流器，掛接在相線和大地之間；柔性消弧控制方法為：系統正常運行時，柔性消弧裝置從并網點吸收有功功率穩定單相級聯H橋變流器直流側電容電壓；接地故障時，單相級聯H橋變流器由直流側電容穩壓模式切換至柔性消弧，補償接地故障電流至零；

所述單相級聯H橋變流器連接于配電網相電源和大地之間，其直流側電源采用電容儲能；

分時控制級聯H橋給直流側電容充電和放電；

其具體包括以下步驟：

步驟S1：將單相級聯H橋變流器作為柔性消弧裝置掛接于配電網相和接地之間；

步驟S2：實時采集系統母線三相電壓、三相電流和零序電壓以及變流器注入電流；

步驟S3：計算母線零序電壓的幅值和相位；根據零序電壓是否越線判定是否發生接地故障：

判斷為正常運行時或接地故障消失后控制柔性消弧裝置吸收有功電流給直流側電容充電，并穩定在給定值，回到步驟S2；

判斷為接地故障時控制柔性消弧裝置由直流側電容穩壓模式切換至消弧模式，輸出接地故障全補償電流，包括有功分量和無功分量，抑制故障相電壓至零；并執行步驟S4；

步驟S4：判斷接地故障是否已經消失，若故障消失，則柔性消弧裝置由消弧模式切換至直流側電容穩壓模式，返回步驟S2；

其所基于的原理是：

配電網發生單相接地故障時，柔性消弧裝置向配電網注入補償電流列出基爾霍夫電流方程：

式中，和分別為系統A、B和C相對地電流，為接地故障電流，各電流與電壓的關系為

式中和為各相電源電壓，為中性點電壓，R_f為接地過渡電阻，Y_A、Y_B、Y_C為各相對地導納；

將式(2)代入式(1)得：

由式(1)可知，只需將變流器注入電流的控制目標設定為系統總的對地電流，即即可將接地點故障電流抑制為零，該方法稱為電流消弧法；若以電壓為控制目標，將式(3)中的中性點電壓控制為故障相電源電壓負值則故障點電流也將被抑制成零，該方法稱為電壓消弧法；

根據并網點電壓與計算的注入電流的向量為非垂直量關系，在消弧過程中需要消耗有功功率，直流側電容電壓必然會下降，因此需要對直流側電壓進行穩定控制，保證消弧裝置能夠正常運行：在配電網正常運行和消弧過后，通過電壓環控制，從配電網側吸收功率對級聯H橋進行充電，將直流側電壓穩定在參考值，同時進行均壓控制，保證各H橋單元直流側電壓相等。