[发明专利]串联补偿环节与交直流母线接口变换器的协调控制方法

说明书

本发明涉及交直流混合微电网变换器控制技术领域，具体为一种串联补偿环节与交直流母线接口变换器的解耦协调控制方法，在传统交直流混合微电网种添加了串联补偿环节环节，其由串联补偿变压器与从属三相电压型变换器组成。串联补偿变压器的原边分别与智能开关和交流母线连接，副边与从属三相电压型变换器的交流侧连接，而从属三相电压型变换器的直流侧与直流母线连接。在此基础上，通过对系统整体建模制定了串联补偿环节与交直流母线接口变换器的解耦协调控制策略。本发明具有提高串联环节与母线接口变换器的补偿性能，优化交直流混合微电网的电能质量，实现所述交直流混合微电网的可靠、连续和高质量供电。

技术领域

本发明属于交直流混合微电网变换器控制技术领域，具体为串联补偿环节与交直流母线接口变换器的协调控制方法。

背景技术

交直流混合微电网包含交流微源、交流负载、直流微源、直流负载、储能装置和多种功率变换器。其运行状态主要有离网运行模式与并网运行模式。当运行于离网模式时，交直流混合微网的交流子网与直流子网功率通过控制母线接口变换器来保证各自功率平衡，交流子网由微型汽轮机或其他电压与频率保持稳定的设备提供交流子网的参考电压与频率；当运行于并网模式时，由配电网去支撑交流子网的电压与频率。故当配电网发生故障，导致交流子网受其影响发生电压跌落、骤升、谐波或不平衡时，交流子网的负载无法正常运行，甚至通过接口变换器影响到直流子网的稳定；而故障更为严重时，配电网的故障电压与交流子网的电压差值加在线路阻抗上，导致故障大电流冲击到交流子网与母线接口变换器或配网侧其他低压馈线，严重危害设备安全。现有技术针对交直流混合微网的故障穿越能力的研究较少，且缺乏对插入补偿环节后变换器的输出耦合进行分析。因此，需对混合微网中的功率变换器进行协调控制策略的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：利用串联补偿环节与母线接口变换器的协调运行，提高其故障穿越能力与电能质量，保障交直流混合微电网的可靠、连续和高质量供电；配网侧发生电压跌落、骤升或不平衡时，串联补偿环节进行动态电压补偿或故障电流限制时，输出补偿量对母线接口变换器工作的影响；微网内部功率不平衡，母线接口变换器工作于整流或逆变时，对串联补偿环节性能的影响，提供了一种串联补偿环节与交直流母线接口变换器的解耦协调控制策略。

本发明解决其技术问题的技术方案是：串联补偿环节与交直流母线接口变换器的协调控制方法，在交直流混合微电网中添加了串联补偿环节环节，串联补偿环节环节由串联补偿变压器与从属三相电压型变换器组成，串联补偿变压器的原边两侧分别与智能开关和交流母线连接，副边与从属三相电压型变换器的交流侧连接，从属三相电压型变换器的直流侧与直流母线连接，具体控制过程包括以下步骤：

(1)采集配电网的三相电压u_sk和电流i_sk，采集串联补偿环节的输出电压u_ck和电流i_1k，采集交直流母线接口变换器的输出电压u_acsk和电流i_2k，采集非线性负载电流i_nonlineark，k＝a,b,c，采集直流母线电压u_dc；

(2)将三相静止坐标系下的量通过等量变换转换为两相旋转坐标系下；

(3)制定串联补偿环节与母线接口变换器的独立控制策略，其具体控制策略如下：

(3.1)通过配电网电压u_s，判断所设计的串联补偿环节的工作模式，当u_s＜0.2u_snor u_s＞1.8u_sn时串联补偿环节工作在限流模式，当0.2u_sn≤u_s≤1.8u_sn时串联补偿环节工作在调压模式，u_sn是电网正常运行的额定电压；