[发明专利]一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统

权利要求书

1.一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统，其特征在于：对于选定的N个能够承受预定程度的电压偏移的非关键负载，每个非关键负载串联背靠背变流器而构成智能负载，所述背靠背变流器包含两级变流器，其中，第一级变流器将配电网的交流电压转换为稳定的直流电压，第二级变流器发出指定的交流电压，通过改变该交流电压的幅值和相位，实现智能负载有功和无功的有效控制；所述系统还包括控制模块，该控制模块包含1个区域负荷上层控制单元和N个底层控制单元，N个底层控制单元与N个智能负载一一对应；所述区域负荷上层控制单元接收上级下发的有功和无功调节指令，并将指令合理分解下发至各个底层控制单元，各底层控制单元根据分解后的指令生成变流器调制信号，并将该变流器调制信号传送给对应的智能负载的背靠背变流器；所述区域负荷上层控制单元采用粒子群优化算法来分解上级下发的有功和无功调节指令，其优化目标为分解后的指令之和与上级下发指令的差的最小化，其约束条件为分解后的指令不超过对应智能负载的容许调节量；所述底层控制单元包含幅值控制回路和相位控制回路；所述幅值控制回路采用双PI控制器分别产生有功期望幅值和无功期望幅值，并对有功期望幅值和无功期望幅值的平方和求平方根，得到变流器调制信号的幅值；所述相位控制回路将变流器调制信号的相位θ分为η与δ两部分，η为表征以智能负载支路电流相量方向为x轴构建的坐标系下背靠背变流器输出电压所在象限的量，δ表征θ相较于η的偏移量；

在幅值控制回路中，将非关键负载的额定有功功率与分解后的有功调节指令相加，将智能负载的实时有功功率与该相加量作差，将差值输入有功PI控制器，将有功PI控制器的输出值m依次进行增益、限幅和取绝对值后与背靠背变流器直流侧电压相乘，得到有功期望幅值；将非关键负载的额定无功功率与分解后的无功调节指令相加，将智能负载的实时无功功率与该相加量作差，将差值输入无功PI控制器，无功PI控制器的输出值n依次进行增益、限幅和取绝对值后与背靠背变流器直流侧电压相乘，得到无功期望幅值；对有功期望幅值和无功期望幅值的平方和求平方根，得到变流器调制信号的幅值；

根据幅值控制回路中得到的PI控制器输出量m和n，选择负荷控制的工作模式，包括4种工作模式：

工作模式A：智能负载有功的减小和无功的增大；

工作模式B：智能负载有功和无功的增大；

工作模式C：智能负载有功的增大和无功的减小；

工作模式D：智能负载有功与无功的减小；

当sign(m)＝1、sign(n)＝-1时，选择工作模式A；当sign(m)＝sign(n)＝-1时，选择工作模式B；当sign(m)＝-1、sign(n)＝1时，选择工作模式C；当sign(m)＝sign(n)＝1时，选择工作模式D；其中，sign表示符号函数；

在相位控制回路中，η和δ的计算方法如下：

上式中，|V_P|和|V_Q|分别为有功期望幅值和无功期望幅值。