[发明专利]混合型背靠背智能软开关拓扑结构、控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了混合型背靠背智能软开关拓扑结构、控制系统及控制方法，包括功率变换器及负荷开关，功率变换器由两电力电子变换器以及共用直流链电容组成，功率变换器的两端分别经隔离变压器并联接入配电网，所述负荷开关与功率变换器相并联接入配电网；正常工作模式下，仅由功率变换器调控配网系统潮流及电压分布；线路故障模式下，由负荷开关承担供电恢复功能，功率变换器仅处理部分转供功率，且故障清除后通过控制馈线间交换功率全部流经功率变换器时，流经负荷开关功率为零，即实现了负荷开关零电流开断，所述功率变换器为非全功率背靠背电力变换器。

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，特别是涉及混合型背靠背智能软开关拓扑结构、控制系 统及控制方法。

背景技术

分布式电源的接入对配网供电质量、经济运行带来了严峻的挑战。传统配网调控技术(包 括基于开关操作的网络重构技术以及变压器有载调压等)难以适应有源配电网复杂多变的运 行工况。而电力电子补偿设备如动态电压补偿器、统一电能质量控制器以及统一潮流控制器 可实现配网潮流和电压柔性控制，是优化有源配电网运行与控制的重要调控设备。

近年来，研究者提出了一种可代替馈线间联络开关的智能软开关设备(soft openpoint, SOP)。相比基于开关操作的配网潮流调控技术，SOP可有效实现馈线间柔性连接，灵活、精 确、实时控制配网潮流，实现节点电压和配网损耗等多目标的实时优化管理。SOP的主要结 构有背靠背电力变换器或统一潮流控制器。相比统一潮流控制器，背靠背型SOP较易实现故 障隔离和供电恢复功能。故障隔离和供电恢复是配电网提高供电可靠性的重要技术需求，因 而SOP多采用背靠背电力变换器以综合提高有源配电网供电质量。

背靠背电力变换器柔性连接的多条馈线间无直接电气联系，可避免故障范围扩大化；并 且故障时，SOP故障侧变换器的输出功率可快速调整为零，避免SOP注入功率对故障电流的 影响。因此，背靠背型SOP不影响系统的保护整定，并可与系统协调配合，完成故障监测、 故障隔离操作。故障隔离后，传统供电恢复技术通过开关操作将失电负荷转移至非故障线路。 与之类似，SOP通过馈线间交换功率的控制可恢复故障线路供电。

然而，背靠背型SOP的设计容量由其需要转供的最大功率决定，导致传统背靠背SOP的 设计容量大，成本高、体积大。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供了混合型背靠背智能软开关拓扑结构， 应用于背靠背智能软开关领域，在维持配网供电恢复需求的条件下，可有效降低背靠背电力 变换器的设计容量。

混合型背靠背智能软开关拓扑结构，包括功率变换器及负荷开关，功率变换器由两电力 电子变换器以及共用直流链电容组成，功率变换器的两端分别经隔离变压器并联接入配电网， 所述负荷开关与功率变换器相并联接入配电网；

正常工作模式下，仅由功率变换器调控配网系统潮流及电压分布；线路故障模式下，由 负荷开关承担供电恢复功能，功率变换器仅处理部分转供功率，且故障清除后通过控制馈线 间交换功率全部流经功率变换器时，流经负荷开关功率为零，即实现了负荷开关零电流开断， 所述功率变换器为非全功率背靠背电力变换器。

进一步优选的技术方案，混合型背靠背智能软开关拓扑结构，包括三种模式，分别是： 软连接工作模式、故障隔离与供电恢复工作模式、零电流开断负荷开关工作模式，将正常情 形下，基于SOP的多目标优化调控的运行模式定义为软连接工作模式，其中，工作模式的切 换是通过功率变换器控制器与负荷开关相配合操作实现的。

进一步优选的技术方案，软连接工作模式时，负荷开关保持开断状态，由功率变换器调 控配网潮流及电压分布，通过优化背靠背电力变换器的输出功率可最小化下述目标函数，实 现配网电压和损耗的综合管理。