[发明专利]一种直流变流器的功率主从控制方法

说明书

本发明公开了一种直流变流器功率主从控制方法。该控制方法在考虑无功补偿的LCL参数重新设计下，提出了模块并联逆变器的功率主从控制，主控逆变器采用模块并联逆变器直流侧电压外环，桥臂侧电流内环的双环结构，维持系统从新能源发电单元获取的有功功率恒定；从控逆变器根据主控逆变器的基准电流以及电压采用功率外环，桥臂侧电感电流内环的双环控制结构，补偿了系统中频变压器励磁以及漏感引起的无功功率，维持了系统有功及无功功率均分，实现了直流变流器模块并联均流，提高了系统传输效率。

技术领域

本发明设计一种直流变流器的功率主从控制方法，尤其是一种中频高升压比的直流变流器的功率主从控制方法。

背景技术

近年来，大型光伏电站的规模化发展促进了光伏发电汇集接入系统的不断发展，然而，由于光伏发电固有的间歇性、波动性、随机性等特性，交流汇集接入系统在传输及稳定性等方面面临巨大的挑战。相比于交流汇集系统，直流汇集系统具有线路成本低，远距离传输损耗小，无无功和同步等问题，供电稳定可靠性高等优势，具有巨大的发展潜力。在直流汇集系统中，须采用基于电力电子的直流变流器实现不同电压等级的连接功率交换。为了提高直流汇集系统中的功率传输的效率问题，不仅需要进一步改善作直流变流器的参数设计，也要进一步优化直流变流器的控制策略。针对中频的高升压比直流变流器的控制策略问题，国内外的专家学者们提出了一些方法，主要有：

针对直流变流器及其控制策略研究，题为“Diode-based HVdc link for theconnection of large offshore wind farms”《IEEE TRANSACTIONS ON ENERGYCONVERSION》,Blasco-Gimenez R,Ani-Villalba,2011,26(02):615-626(《基于二极管的连接大型海上风电场的高压直流传输》，《IEEE能量变换专辑》，2011年第26卷第2期615～626页)的文章提出了应用于海上风电场的工频高压大功率直流变流器拓扑，通过建立直接无功-频率以及间接无功-频率，有功-电压控制来调节系统动态特性，以均分系统中多台逆变器并联的功率，然而会产生频率偏差。题为“基于电流跟踪的多直流微源并联运行主从控制”，《电网技术》，2017年第41卷第7期2205～2213页的文章提出了基于电流跟踪的主从控制策略，能够实现无频率偏差控制同时精确分配有功功率以及稳定直流电压，然而其电流跟踪控制在中频系统中不能完全适用。

总之，针对中频的高升压比直流变流器的控制策略问题，现有文献鲜有论述和解决的方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，针对前述问题，提供一种基于中频的高升压比直流变流器的功率主从控制方法，以解决交流侧的无功补偿以及多台变流器的无功均分，提升直流汇集系统中的功率传输的效率问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种直流变流器的功率主从控制方法，所述直流变流器包括一个并联逆变器模块、一个中频四绕组输出升压变压器、四个三相二极管整流桥以及对应的两个高压滤波电路，其中：所述并联逆变器模块中包括N个三电平三桥臂逆变桥和对应的N个拓扑结构相同的LCL电路；在N个拓扑结构相同的LCL电路中，每一个桥臂侧电感数值相同并均记为L₁，每一个滤波电容数值相同并均记为C，每一个变压器侧滤波电感数值相同并均记为L₂；在N台逆变器中，1台逆变器记为主控逆变器，其余N-1记为从控逆变器，N台逆变器直流侧相并联并与发电单元直流母线相连接；在N台逆变器中，每一台逆变器中的三电平三桥臂逆变桥的输出端接入对应的桥臂侧电感L₁的输入端，桥臂侧L₁的输出端与滤波电容C、变压器侧滤波电感L₂的输入端相连接，其中滤波电容C为星型连接方式，N台逆变器的变压器侧滤波电感L₂的输出端相并联后与所述中频四绕组输出升压变压器的原边侧相连接，所述中频四绕组输出升压变压器的副边侧与所述四个三相二极管整流桥的输入端连接；

本发明所述的功率主从控制方法，包括如下步骤：