[發明專利]基于低功率變換器和變壓器的柔性多狀態開關

有效

• 申請號: 202210788285.4
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN114884068B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 朱晉;張俊杰;王群豐;尹靖元;霍群海;韋統振
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/38;H02M5/12;H02M5/22
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 屠曉旭;宋寶庫

本發明屬于柔性多狀態開關領域，具體涉及了一種基于低功率變換器和變壓器的柔性多狀態開關，旨在解決現有技術無法在減少電力電子器件數量的前提下，通過小功率變換器實現潮流轉供和解決電能質量低的問題。本發明包括：連接電網端點 、開關連接端點和變壓器的輸入端、輸入端的第一開關組；連接電網端點、端點和負載一端、變壓器輸出端的第二開關組，負載另一端連接至變壓器輸出端；連接端點、端點和第個變換器組的輸入側變換器ai的第個第三開關組；輸入側與輸出側之間的變壓器。本發明降低變換器容量，減少功率器件，提高分布式能源的消納能力，改善電能質量，實現復雜擾動和運行風險下配電網主動防御及故障快速恢復。

技術領域

本發明屬于柔性多狀態開關領域，具體涉及了一種基于低功率變換器和變壓器的柔性多狀態開關。

背景技術

基于電力電子技術的配電網柔性多狀態開關技術，可實現相鄰配電網絡間快速及實時的潮流調節，優化饋線間的潮流分布，改善配電網電能質量。國內已有選擇直流母線飛跨電容的三相四線變流器組成背靠背柔性多狀態開關拓撲。一些文獻提出了用于饋線互聯的柔性多狀態開關研究[1]，背靠背換流器分別通過各自的隔離變壓器和相鄰電網進行連接，可以實現相鄰電網的無功調節、功率控制、調壓/穩壓功能、潮流調節、孤島能量轉供等多種功能，它左側換流器VSC₁與電網A連接，右側換流器VSC₂與電網B連接，根據潮流調節算法計算轉供電流，采用雙閉環控制策略，VSC₁穩定直流母線電壓和控制左側無功功率，右側換流器 VSC₂實時地對有功功率和無功功率進行控制，從而達到與其相連的電網A和電網B負載率相同的目的。

現有的柔性多狀態開關的拓撲結構均是基于全功率范圍的AC-DC-AC或者AC-AC范圍，而控制策略的研究也是基于全功率的拓撲結構。全功率范圍的電力電子裝置大幅增加了配電網的電力電子器件數量，隨著潮流轉供、無功補償等需求的進一步提升，電力電子器件的數量也隨之大幅增加。

總的來說，如何在具備相同功能條件下，減少電力電子器件的數量，是需要重點研究的內容。

以下文獻是與本發明相關的技術背景資料：

[1] 彭翠萍,粟夢涵,劉水,高士森,衛才猛,郭琳,林杰歡,霍群海.用于饋線互聯的柔性多狀態開關研究[J].電力電容器與無功補償,2020,41(06):132-136.

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即現有技術無法在減少電力電子器件數量的前提下，通過小功率的電力電子變換器實現潮流轉供和解決電能質量低的問題，本發明提供了一種基于低功率變換器和變壓器的柔性多狀態開關，所述柔性多狀態開關包括第一開關組、第二開關組、個第三開關組、與第三開關組一一對應的個變換器組和變壓器；

所述第一開關組，其兩個輸入端分別連接至輸入側電網端點和所述個第三開關組中第1個第三開關組的輸入端，其兩個輸出端分別連接至所述變壓器的輸入端和輸入端；

所述第二開關組，其兩個輸入端分別連接至輸出側電網端點和電網接地端點，其兩個輸出端分別連接至負載一端和所述變壓器的輸出端，負載另一端連接至所述變壓器的輸出端；

所述個第三開關組中第個第三開關組，其輸入端和輸入端分別連接至第個第三開關組的輸入端和第個第三開關組的輸入端，其兩個輸出端分別連接至所述變換器組的輸入側變換器ai的兩個輸入端，其中，；

所述個第三開關組中第個第三開關組，其輸入端連接至輸入側電網接地端點；

所述個變換器組中第個變換器組的輸出側變換器xi連接至變壓器的輸入端、輸入端，其中，x=a,b,c，代表a相,b相,c相中的任意相。

在一些優選的實施例中，所述第一開關組包括電力開關Q1、控制開關CB1、電力開關Q2和控制開關CB2；