[发明专利]一种中低压直流供电系统稳定装置及其控制方法

说明书

本发明公开了智能电网领域内的一种中低压直流供电系统稳定装置，包括功率潮流可逆的隔离型直流‑直流变换器和四象限直流‑直流变换器，隔离型直流‑直流变换器从直流母线取电，输出稳定的直流电压给四象限直流‑直流变换器，四象限直流‑直流变换器的输出接在直流母线和负载之间，可以在正常供电与稳定控制两个模式间切换，只消耗部分功率，相对于无源阻尼和专用的稳定装置而言，无额外投资且运行效率高，可用于智能电网中。

技术领域

本发明涉及一种直流供电系统，特别涉及一种中低压直流供电系统稳定装置。

背景技术

直流功率传输技术是目前大功率电能传输的主要手段之一，其优点在于其传输电功率不受传输线路的电感影响，避免了交流输电系统中无功电流影响传输效率的情况。迄今为止，直流输配电多采用放射式的模式，即一个发电节点带多个落点；尚未形成多直流输电网。在配电领域，直流配电目前主要用于集中式的用电环境，例如飞机电力系统和大功率通信电源系统。

目前，解决直流供电系统稳定性的方法包括两种，1. 利用无源阻尼装置，如串联阻容，的方式进行直流母线稳定，由于稳定性问题本质上是能量流动导致的谐振，所以无源阻尼方式会导致装置的发热及其元器件稳定问题；2. 利用专用的双向的储能元件进行直流母线稳定控制，其问题在于需要额外增加此类专用设备的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种中低压直流供电系统稳定装置及其控制方法及切换方法，可以在正常供电与稳定控制两个模式间切换，只消耗部分功率，相对于无源阻尼和专用的稳定装置而言，无额外投资且运行效率高。

本发明的目的是这样实现的：一种中低压直流供电系统稳定装置，包括功率潮流可逆的隔离型直流-直流变换器和四象限直流-直流变换器，所述隔离型直流-直流变换器从直流母线取电，输出稳定的直流电压给四象限直流-直流变换器，四象限直流-直流变换器的输出接在直流母线和负载之间。

作为本发明的进一步限定，所述隔离型直流-直流变换器通过反馈控制维持其输出直流电压稳定并供电给四象限直流-直流变换器，负载为阻性负载或者为电化学储能装置。

一种中低压直流供电系统稳定控制方法，其采用中低压直流供电系统稳定装置，包括两种工作模式，分别为功率传输模式和直流母线稳定模式；

功率传输模式下控制方法为：功率潮流可逆的隔离型直流-直流变换器通过闭环控制其输出电压稳定，四象限直流-直流变换器根据调度指令利用PID控制方法控制其输出电流的大小及其在直流母线和负载之间流动方向，当电流由直流母线流向负载时，直流母线为负载提供功率，当电流由负载流向直流母线时，负载进行能量的回馈；

直流母线稳定模式下控制方法为：根据直流母线电压与设定参考电压的误差生成四象限直流-直流变换器的占空比指令，控制直流母线电压稳定。

作为本发明的进一步限定，所述占空比指令由数字谐振控制器发出，数字谐振控制器输入信号包括设定参考电压、直流母线电压；所述数字谐振控制器的谐振频率的调整方式为：通过频率追踪模块采集隔离放大后的直流母线电压，频率追踪模块输出直流母线电压振荡的中心频率，并以前一谐振频率的1/10的刷新率调整数字谐振控制器的谐振频率。

作为本发明的进一步限定，直流母线电压的采集通过测量模块进行采集，并进行隔离放大后一方面送入频率追踪模块，一方面送入有效值测量模块，有效值测量模块输出与设定参考电压比较的直流母线电压。

作为本发明的进一步限定，还包括两种工作模式切换方法，具体为：初始状态在功率传输模式下，装置接入点之间的电流是被控量，通过闭环电流控制可以在负载和直流母线之间双向传输能量；当测量直流母线纹波有效值超过设定值一定时间后，切换为直流母线稳定模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：