[发明专利]一种适用于孤岛微电网接入的三电平C-NPC控制模式无缝切换策略

说明书

本发明提供了一种连接孤岛微电网的混合直流供电系统受端级联三电平换流站(Cascaded neutral point clamped three‑level converter，C‑NPC)的控制模式无缝切换策略。本发明的核心技术方案是：提出了一种孤岛微电网无缝接入/切出C‑NPC换流站的控制模式平滑转换策略。该策略可适用于两种场景：1、C‑NPC与微网连接运行，大扰动下柴发需要退网时，C‑NPC需要由U_dc/U_s控制无缝切换为定U/f控制来提供电压频率支撑；2、C‑NPC故障切除或检修完毕而恢复正常运行时，需要由定U/f控制无缝切换为定U_dc/U_s控制来解决与柴发调频单元不协调的问题，实现无缝、无冲击地接入微网。

技术领域

本发明涉及一种适用于孤岛微电网接入的三电平C-NPC控制方法，属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，人口、资源分布不均，一些偏远地区用电仍未与主网相联，而是因地制宜地建立了一系列以可再生能源为主、规模不等的微电网。但随着各地经济不断发展，负荷密度不断提高，微电网孤网运行时供电间歇性大、电压管理困难、电能质量差等问题越发严重。然而，微电网通过LCC-VSC混合直流供电系统联网恰好为上述问题提供了一个重要的解决方案。该技术中较为核心的部分为级联三电平中点钳位型(C-NPC)逆变器控制方法研究，但目前没有专门的方法解决孤岛微电网接入三电平C-NPC换流器时的控制问题。

本发明提出了一种孤岛微电网无缝接入/切出C-NPC换流站的控制模式平滑转换策略，以解决微电网并网和孤岛两种模式转换过程中的冲击问题。

发明内容

本发明提供一种适用于孤岛微电网接入的三电平C-NPC控制模式无缝切换策略，采用的技术方案有：

该策略涉及定U_dc/U_s和定U/f两种模式之间的互相切换。由于这两种控制模式内外环控制器相互独立，切换瞬间需要对PI环节进行补偿(补偿量d_i,d_u,q_i,q_u)，使该环节输出值不突变；由于两种控制模式的park变换参考相角不同，切换控制策略时需要给定U_dc/U_s模式的电压dq轴分量加上补偿量u'_sd,u'_sq。该策略适用于以下两种情景。

当微电网中柴油发电机发生故障退网而产生大扰动时，此时的定U_dc/U_s控制模式无法为电网提供电压平衡支撑，故将C-NPC从定U_dc/U_s立即切换为定U/f模式运行。

微电网脱网运行后，二者需要重新联网时，应检测是否符合联网条件，避免并网产生大冲击而导致解列的问题。故三电平C-NPC采用定交流电压、定频率控制(定U/f)动态实时地改变其交流侧电压、频率、相角，使其尽量与孤网一致，当误差小于容忍值后，预同步模块发出合闸信号，并网预同步过程完成。预同步以后C-NPC再由定U/f控制向定U_dc/U_s控制进行无缝切换，以解决前者控制模式下可能会产生的引发功率、频率扰动问题。

附图说明

图1是受端换流站为三电平C-NPC的混合直流供电系统向孤网供电拓扑图(摘要附图)，①为微电网，②为柴油发电机，③为蓄电池，④为风力发电机，⑤为光伏发电，⑥为负荷模块，⑦为三电平C-NPC逆变站，⑧为LCC整流站。

图2是三电平C-NPC换流器拓扑图，其中(a)为整体结构图，(b)为某模块内结构。

图3为C-NPC主动预同步策略。

图4为定U_dc/U_s和定U/f控制模式下电压电流的dq轴分量。