[发明专利]一种基于静止坐标系的柔性开关并网和离网协调控制方法

说明书

本发明属于配电网电力电子控制技术领域，涉及柔性开关的控制技术，尤其是一种基于静止坐标系的柔性开关并网和离网协调控制方法。传统配电网控制运行故障处理方法一般都需要在配电网中安装机械式断路器进行供电和断电，柔性开关一般只用于电网正常运行时的功率控制，一旦电网发生故障，柔性开关和断路器协作切除故障馈线，等到故障清除后再投入运行。这种方式可能增加断电时间，还可能造成电压波动，进而增加经济损失。本专利提出一种基于静止坐标系的柔性开关并/离网协调控制方法，该控制方法基于静止坐标系建立基本控制模型，并能协调切换设备正常运行与线路故障时的控制运行模式切换与策略，保证配电网系统整体稳定。

技术领域

本发明属于配电网电力电子控制技术领域，涉及柔性开关的控制技术，尤其是一种基于静止坐标系的柔性开关并网和离网协调控制方法。

背景技术

随着大规模可再生能源分布式发电系统、多类型分布式储能单元、电动汽车以及可控负荷的集成接入，对配电网的供电可靠性、电能质量以及灵活控制能力提出了更高的要求,传统配电网也将由被动模式向主动模式转变，形成智能配电网。随着半导体和电力电子技术的高速发展，智能电力电子设备被广泛接入智能配电网，柔性多状态开关作为提升配电网灵活性及可靠性的关键电气设备，具有调节能力强、响应速度快、电流抑制以及故障隔离等优势，通过柔性多状态开关取代传统配电网联络开关，实现馈线之间柔性互联，使得配电网能够实现开环设计、闭环运行，提升了配电网的可控性和灵活性。

目前柔性开关的控制方法主要在两相同步旋转坐标系下执行，存在坐标变换运算大、需要解耦和前馈控制以及锁相环等问题，同时没有考虑定直流电压控制整流侧电网故障情形以及整流侧和逆变侧变换器如何协调问题。现阶段需要一种更加简便高效控制方法，兼顾电网稳定运行能力和故障下的处理能力，并且降低运行经济成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于静止坐标系下的柔性开关控制方法，以及柔性开关两侧馈线故障下的并/离网协调控制运行策略的柔性开关并网和离网协调控制方法。

本发明采取的技术方案是：

一种基于静止坐标系的柔性开关并网和离网协调控制方法，包括采用背靠背结构的柔性开关，所述柔性开关一侧的变换器为整流侧变换器，另外一侧的变换器为逆变侧变换器，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：静止坐标系下控制模型建模法；

步骤2：柔性开关正常运行模式控制方法；

步骤3：故障处理模式控制方法；

3.1：逆变侧故障；

3.2：整流侧故障。

进一步的，所述步骤1中，包括步骤1.1柔性开关的典型结构α-β静止坐标系下的数学模型；

步骤1.2：根据瞬时无功功率理论，给出α-β静止坐标系下的有功和无功功率公式；步骤1.3：用功率参考值替换实际功率，得到柔性开关在α-β静止坐标系下的电流参考值的α分量和β分量。

进一步的，所述步骤1.1中，根据柔性开关的典型结构α-β静止坐标系下的数学模型如式(1)和式(2)所示；

其中Lk和Rk分别为滤波电感和等效串联电阻；iαk和iβk为电感电流的α分量和β分量；e_αk和e_βk为电网电压的α分量和β分量；s_αk和s_βk为开关函数的α分量和β分量；u_dc为直流电压；下标k＝1,2；

所述步骤1.2中，根据瞬时无功功率理论，给出α-β静止坐标系下的有功和无功功率公式，如式(3)和式(4)所示。