[发明专利]一种四端口电能路由器及其低电压穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种四端口电能路由器的低电压穿越控制方法，MVAC端口连接中压交流电网且工作于功率跟随模式；LVAC端口连接低压交流电网且工作于恒定功率模式；电能路由器的四个端口之间采用功率协同控制策略，各端口保持有功功率实时交互，通过调节LVAC端口的有功功率间接改变MVAC端口从中压交流电网吸收的有功功率大小，从而防止MVAC端口在网侧电压跌落、故障恢复时出现输入过流或直流母线过压，及其它端口甩负荷或停止运行。所述控制方法无需借助对外部光伏或储能的DC/DC变换器的控制来实现低电压穿越功能。

技术领域

本发明涉及电力电子设备技术领域，特别涉及一种四端口电能路由器及其低电压穿越控制方法。

背景技术

在分布式发电领域，以新能源为代表的各分布式电源向电网输送有功功率，同时稳定电网频率。当电网电压骤降时，需调整控制策略，避免产生瞬时(直流母线)过压和瞬时(网侧)过流。简单的方法是停止从光伏(photovoltaic,PV)阵列中汲取功率，但会产生有功缺失，不利于电网稳定运行，当线路电压恢复正常时，需要花费较长时间来重启，同时会降低从PV阵列中提取的功率。有效的解决办法是通过控制光伏DC/DC变换器，调节PV阵列的有功出力来实现并网变换器的低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)功能。目前，高压大容量多端口电能路由器系统在柔性输配电领域正逐步走向工程示范和应用，但其各端口功率配置、端口间协调控制均非常复杂。现有的LVRT标准和规范只是针对光伏、风力发电系统而设计，仅涉及两级变换器的控制，而对于多端口电能路由器系统，并未形成相关的LVRT约束标准。因此，研究和实现多端口电能路由器，尤其是四端口基于高频汇集母线的电能路由器HFB-EER系统的LVRT功能对于提升其应用能力意义重大。

为保证关键用能设备的正常运行，四端口HFB-EER需具备低电压穿越能力，在电网电压跌落时，HFB-EER应满足如下基本要求：

(1)MVAC端口不脱网，具备无功电压支撑能力，故障清除后有功功率能快速恢复；

(2)其它端口能正常运行，且尽量不出现甩负荷现象。

为实现上述要求，技术上的难点主要包括以下几个方面：

一是：针对多端口电能路由器的LVRT功能，目前没有相关国家标准规范出台，对电压骤降、电压恢复期间的有功和无功给定缺少约束，设计合理的功率给定方案是确保实现多端口电能路由器LVRT功能的重要基础。

二是：四端口电能路由器中，MVAC端口具备“发电”(即向10kV电网输送有功功率)和“用电”(即从10kV电网吸收有功功率)两种工况，在这两种工况下电能路由器应均具备低电压穿越能力。这一点与现有的光伏、风力发电领域的LVRT标准存在明显不同，因为光伏、风力发电系统只存在“发电”工况，而不具备“用电”工况。

三是：在MVAC网侧电压发生故障或恢复期间，需要调节电能路由器向网侧输送和从网侧吸收的有功功率大小，以实现LVRT功能。传统的方案是控制光伏DC/DC变换器以调节光伏阵列的有功出力。该方案在MVAC端口处于“用电”状态，无法实现LVRT，同时，光伏DC/DC变换器为电能路由器的外部设备，不便于控制，从这个意义上讲，该方案不能真正实现多端口电能路由器的LVRT功能。

发明目的

本发明的目的在于应对现有技术中四端口HFB-EER所存在的难点，提供一种一种四端口电能路由器HFB-EER及其低电压穿越LVRT控制方法，无需借助对外部光伏或储能的DC/DC变换器的控制来实现LVRT功能，体现电能路由器控制的独立性，更加方便，实现真正意义上的电能路由器LVRT功能。

发明内容

根据本发明的一个方面，提出了一种基于高频汇集母线的四端口电能路由器，包括10kV中压交流MVAC、10kV中压直流MVDC、750V低压直流LVDC和380V低压交流LVAC四种端口；