[发明专利]基于低功率变换器和变压器的柔性多状态开关

说明书

本发明属于柔性多状态开关领域，具体涉及了一种基于低功率变换器和变压器的柔性多状态开关，旨在解决现有技术无法在减少电力电子器件数量的前提下，通过小功率变换器实现潮流转供和解决电能质量低的问题。本发明包括：连接电网端点 、开关连接端点和变压器的输入端、输入端的第一开关组；连接电网端点、端点和负载一端、变压器输出端的第二开关组，负载另一端连接至变压器输出端；连接端点、端点和第个变换器组的输入侧变换器ai的第个第三开关组；输入侧与输出侧之间的变压器。本发明降低变换器容量，减少功率器件，提高分布式能源的消纳能力，改善电能质量，实现复杂扰动和运行风险下配电网主动防御及故障快速恢复。

技术领域

本发明属于柔性多状态开关领域，具体涉及了一种基于低功率变换器和变压器的柔性多状态开关。

背景技术

基于电力电子技术的配电网柔性多状态开关技术，可实现相邻配电网络间快速及实时的潮流调节，优化馈线间的潮流分布，改善配电网电能质量。国内已有选择直流母线飞跨电容的三相四线变流器组成背靠背柔性多状态开关拓扑。一些文献提出了用于馈线互联的柔性多状态开关研究[1]，背靠背换流器分别通过各自的隔离变压器和相邻电网进行连接，可以实现相邻电网的无功调节、功率控制、调压/稳压功能、潮流调节、孤岛能量转供等多种功能，它左侧换流器VSC₁与电网A连接，右侧换流器VSC₂与电网B连接，根据潮流调节算法计算转供电流，采用双闭环控制策略，VSC₁稳定直流母线电压和控制左侧无功功率，右侧换流器 VSC₂实时地对有功功率和无功功率进行控制，从而达到与其相连的电网A和电网B负载率相同的目的。

现有的柔性多状态开关的拓扑结构均是基于全功率范围的AC-DC-AC或者AC-AC范围，而控制策略的研究也是基于全功率的拓扑结构。全功率范围的电力电子装置大幅增加了配电网的电力电子器件数量，随着潮流转供、无功补偿等需求的进一步提升，电力电子器件的数量也随之大幅增加。

总的来说，如何在具备相同功能条件下，减少电力电子器件的数量，是需要重点研究的内容。

以下文献是与本发明相关的技术背景资料：

[1] 彭翠萍,粟梦涵,刘水,高士森,卫才猛,郭琳,林杰欢,霍群海.用于馈线互联的柔性多状态开关研究[J].电力电容器与无功补偿,2020,41(06):132-136.

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术无法在减少电力电子器件数量的前提下，通过小功率的电力电子变换器实现潮流转供和解决电能质量低的问题，本发明提供了一种基于低功率变换器和变压器的柔性多状态开关，所述柔性多状态开关包括第一开关组、第二开关组、个第三开关组、与第三开关组一一对应的个变换器组和变压器；

所述第一开关组，其两个输入端分别连接至输入侧电网端点和所述个第三开关组中第1个第三开关组的输入端，其两个输出端分别连接至所述变压器的输入端和输入端；

所述第二开关组，其两个输入端分别连接至输出侧电网端点和电网接地端点，其两个输出端分别连接至负载一端和所述变压器的输出端，负载另一端连接至所述变压器的输出端；

所述个第三开关组中第个第三开关组，其输入端和输入端分别连接至第个第三开关组的输入端和第个第三开关组的输入端，其两个输出端分别连接至所述变换器组的输入侧变换器ai的两个输入端，其中，；

所述个第三开关组中第个第三开关组，其输入端连接至输入侧电网接地端点；

所述个变换器组中第个变换器组的输出侧变换器xi连接至变压器的输入端、输入端，其中，x=a,b,c，代表a相,b相,c相中的任意相。

在一些优选的实施例中，所述第一开关组包括电力开关Q1、控制开关CB1、电力开关Q2和控制开关CB2；