[发明专利]一种柔性多状态开关及控制方法

说明书

本申请提供柔性多状态开关及控制方法：所述柔性多状态开关包括两个链式换流器；所述链式换流器包括三个多电平换流链，三个多电平换流链首尾相互连接构成角型接法，端部引出与交流电网连接；所述多电平换流链包括N个四端口功率模块、至少一个阻尼单元，所述N为大于等于1的整数；所述四端口功率模块由直流电容、功率组件、第一开关单元与第二开关单元构成；所述直流电容连接功率组件，功率组件包括四组功率半导体器件，构成两个桥臂，即全桥连接形式，两个桥臂中点引出定义为四端口功率模块的交流端；所述第一开关单元的一端连接直流电容的正极或负极，另一端连接第二开关单元的一端，第一开关单元与第二开关单元的连接点引出定义为第一直流端口；第二开关单元的另一端定义为第二直流端口。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及柔性多状态开关以及控制方法。

背景技术

随着用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等要求的不断提高，传统的供电网络越来越难以满足用户的供电需求。现有的供配电网络其中一条线路过负荷或者故障时，经常导致较大范围的停电。在双母线供电的情况下，经常出现一条母线负荷过重，另一条母线轻载，存在用电负荷不平衡的情况，如果两路母线之间利用电力电子技术实现互联，既可以提高供电可靠性，也可以实现有功功率的平衡。同时，在交直流配电网中，分布式发电在电网中的应用范围越来越广泛，且逐渐成为大电网的有效补充，分布式电源、负荷以及储能装置构成微网，众多分布式电源、负荷以及储能装置的类型不同，包含直流或交流，电压等级、容量也不相同，如何将上述低压单元经济、有效地接入，进行统一管理是较难解决的问题。

现有技术中基于全控器件的电压源换流器(voltage source converter，VSC)背靠背组建的柔性合环装置可以实现配电网络的合环运行，提高供电可靠性，并可以实现有功功率相互传输，但是上述方式成本过高；且互联方式单一，仅能够实现两路中压交流电源之间的互联，无法提供低压交直流系统接入或实现低压交直流互联。并不能成为经济、有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种柔性多状态开关以及柔性交直流互联系统，可实现两路交流电源有功功率的相互支援，并达到直流电压均衡控制效果。本发明同时提供相应的控制方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性多状态开关，包括：

两个链式换流器和至少一个互联模块；

所述链式换流器包括三个多电平换流链，三个多电平换流链首尾相互连接构成角型接法，端部引出与交流电网连接；

所述多电平换流链包括N个四端口功率模块、至少一个阻尼单元，所述N为大于等于1的整数；

所述四端口功率模块由直流电容、功率组件、第一开关单元与第二开关单元构成；所述直流电容与功率组件并联，功率组件包括四组功率半导体器件，构成两个桥臂，即全桥连接形式，两个桥臂中点引出定义为四端口功率模块的交流端；所述第一开关单元的一端连接直流电容的正极或负极，另一端连接第二开关单元的一端，第一开关单元与第二开关单元的连接点引出定义为第一直流端口；第二开关单元的另一端定义为第二直流端口；

所述四端口功率模块的交流端与相邻四端口功率模块交流端依次连接；所述四端口功率模块的交流端与相邻四端口功率模块交流端依次连接；所述四端口功率模块的第二直流端口连接相邻四端口功率模块的第一直流端口；

所述阻尼单元包括并联连接的第三开关单元和阻尼电阻，阻尼单元与四端口功率模块的交流端串联；

所述互联模块两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同四端口功率模块上的直流电容。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一开关单元包括第一开关，第二开关单元包括第二开关；所述第一、二开关为功率半导体器件或机械开关。