[发明专利]交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器

摘要

本发明交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器的静态拓扑由DC/AC变流器、AC/AC变流器和柔性串并联转换电路组成，其中，DC/AC变流器采用双向BUCK‑BOOST斩波电路和N组H式桥臂电压型逆变器构成，AC/AC变流器采用两组2×M开关整流器和一组N个H式桥臂电压型逆变器构成的双级矩阵变流器组成，柔性串并联转换电路由固态开关组成。本发明的柔性串并联多功能能量控制器可以根据外部信息和指令自动调节交直流微电网与主电网联接的联接方式和功率接口的运行拓扑，简化交直流微电网并网的功率接口电路，提高设备利用效率，降低运行功率损耗，增强功率接口性能，实现高效性、经济性、可靠性的良好结合。

主权项

1.一种交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，其特征在于，根据外部信息和指令自动调节交直流微电网与主电网联接的联接方式和功率接口的运行拓扑；柔性串并联多功能能量控制器的静态拓扑由DC/AC变流器、AC/AC变流器和柔性串并联转换电路组成；其中DC/AC变流器采用双向BUCK-BOOST斩波电路和N组H式桥臂电压型逆变器构成；/nDC/AC变流器的正向工作过程是：根据BUCK-BOOST斩波电路U+、U-端的输入电压和输入电流，运用控制方法实时调节BUCK-BOOST级联型双向斩波电路的可控功率器件S11、S12、S13和S14的占空比、开关时刻和开关序列使之处于脉宽调制工作状态，使BUCK-BOOST级联型双向斩波电路P+、P-端的输出电压保持稳定，P+、P-端输出电流根据输入电压和输入电流进行变化；根据公共联接点的电压特性和公共连接线的电流特性，采用PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于PWM脉宽调制工作状态，使N个H式桥臂电压型逆变器的输出电压和输出电流根据公共联接点电压和公共连接线电流的变化进行变化以实现控制目标；/nDC/AC变流器处于反向工作过程时，其N个H式桥臂电压型逆变器工作在整流状态：根据其N个H式桥臂电压型逆变器交流侧的输入电压和输入电流，采用PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节其N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于PWM脉宽调制工作状态；根据直流微电网的电压、电流特性，采用控制方法实时调节BUCK-BOOST级联型双向斩波电路的可控功率器件S11、S12、S13和S14的占空比、开关时刻和开关序列使之处于脉宽调制工作状态，使BUCK-BOOST级联型双向斩波电路U+、U-端的输出电压和输出电流根据直流微电网的电压、电流进行变化；/nBUCK-BOOST级联型双向斩波电路的可控功率器件的开关状态如下：/n在正向工作期间，功率流向为从U+、U-端至P+、P-端，S12和S13始终关断；在正向升压工作中，即S11保持导通状态，S14脉宽调制工作；在正向降压工作中S14保持关断状态，S11脉宽调制工作；/n在反向工作期间，功率流向为从P+、P-端至U+、U-端，S11和S14始终关断；在反向升压工作中，即S12保持导通状态，S13脉宽调制工作；在反向降压工作中S13保持关断状态，S14脉宽调制工作；/nAC/AC变流器采用两组2×M开关整流器和一组N个H式桥臂电压型逆变器构成的双级矩阵变流器组成；/nAC/AC变流器的正向工作过程是：根据2×M开关整流器的输入电压、输入电流，运用PWM信号生成方法产生PWM信号，触发2×M开关整流器中的可控功率器件的触发极，控制可控功率器件通断的时刻、时长和顺序使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制2×M开关整流器的输出电压和输出电流；根据公共联接点的电压特性和公共连接线的电流特性，采用PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节AC/AC变流器的N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于PWM脉宽调制工作状态，使AC/AC变流器的N个H式桥臂电压型逆变器的输出电压和输出电流根据公共联接点电压和公共连接线电流的变化进行变化以实现控制目标；/nAC/AC变流器处于反向工作过程时，其N个H式桥臂电压型逆变器工作在整流状态，2×M开关整流器工作在逆变状态；AC/AC变流器的反向工作过程是：根据其N个H式桥臂电压型逆变器主电网侧的输入电压和输入电流，采用PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节其N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制N个H式桥臂电压型逆变器的输出电压和输出电流；根据交流微电网的电压、电流特性，运用PWM信号生成方法产生PWM信号，触发2×M开关整流器中的可控功率器件的触发极，控制可控功率器件通断的时刻、时长和顺序使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制2×M开关整流器微电网侧的输出电压和输出电流根据微电网的电压和电流的变化进行变化以实现控制目标；/n柔性串并联转换电路由固态开关K1、K2、K3、K4、K5和电容器组成，柔性串并联转换电路根据监测到的主电网、分布式光伏电源和负荷的信息或者接收到的外部指令，合理控制固态开关K1、K2、K3、K4、K5的通断，从而实现功率接口的串联方式和并联方式的柔性转换。/n