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基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法與流程

文檔序號:12130246閱讀:430來源:國知局
基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法與流程

本發(fā)明屬于電力電子裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用領(lǐng)域,尤其涉及一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法。



背景技術(shù):

隨著科技的不斷進步,電力電子技術(shù)正在飛速發(fā)展,電力電子器件在電力系統(tǒng)中的地位逐步增高,成為了不可或缺的一部分。在配電系統(tǒng)中,無功補償裝置,過電壓及其保護措施以及配電網(wǎng)中的繼電保護都需要電力電子裝置。為了滿足負荷種類增多對配電網(wǎng)的運行帶來的電能質(zhì)量和供電可靠性要求,提出了一種基于柔性直流技術(shù)的交直流混合配電網(wǎng),能夠提高配電網(wǎng)的供電可靠性和靈活性,同時能解決各個地區(qū)配電網(wǎng)相互獨立,能源分布不均的問題。

柔性環(huán)網(wǎng)裝置是由多個電力電子變流器及直流線路等構(gòu)成的一種電力電子設(shè)備,它將各個相互獨立的配電網(wǎng)互聯(lián),改變了配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),提高了配電網(wǎng)的調(diào)控能力。使得功率能在各個配電網(wǎng)中相互流通,提高了供電可靠性。當(dāng)某端配電網(wǎng)發(fā)生故障時,其余配電網(wǎng)通過柔性環(huán)網(wǎng)裝置為該端輸送有功功率,該故障端變流器工作于逆變狀態(tài),實現(xiàn)對故障端負載的不間斷供電。目前,恒壓恒頻控制已經(jīng)在微電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用,例如已有技術(shù)[1],見2016 IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID出版的“Multi-Layer Architecture for Voltage and Frequency Control in Networked Microgrids”,已有技術(shù)[2],見2010 2nd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems出版的“Comparison of the Voltage and FrequencyControl Schemes for Voltage Source Converterin Autonomous Microgrid”。針對于配電網(wǎng)中柔性環(huán)網(wǎng)裝置在某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,運用恒壓恒頻控制為故障端負載不間斷供電的模型和方法和其他情況不同。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于,提出一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法,用于在某端電網(wǎng)故障時,通過恒壓恒頻控制為該地區(qū)負載提供恒定電壓和頻率支撐。

為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出的技術(shù)方案是綜合考慮三端柔性環(huán)網(wǎng)在運行是具備的功率調(diào)度能力,建立基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的電網(wǎng)支撐方法。其特征在于,三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置將三個獨立的配電網(wǎng)相連形成環(huán)網(wǎng),當(dāng)某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,對該端變流器實施恒壓恒頻控制,實現(xiàn)對故障端負載的不間斷供電;同時另外兩端采用恒有功無功控制,通過采集逆變端負載的有功功率,按比例分配后作為功率指令值,使兩個整流端口輸入的有功功率和故障端輸出的有功功率一致,為逆變端提供功率;同時其中任意一整流端通過輸入的有功功率對三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的直流側(cè)電壓進行控制;按照此控制模型可以有效的實現(xiàn)柔性環(huán)網(wǎng)裝置在某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,由恒壓恒頻控制對該端負載進行持續(xù)供電。

其中,所述的一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法,三端指的是任意故障端為逆變端,其余兩端為整流端。

所述的一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法,整流端采用有功無功控制,逆變端采用恒壓恒頻控制并提供恒定的電壓和頻率支撐。

所述的一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法,三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的直流側(cè)電壓由其中一端整流端通過輸入的有功功率進行控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明提出了一種基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的不間斷供電方法,在柔性環(huán)網(wǎng)裝置某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,能通過本方法對該端負載進行不間斷可靠供電,提高了柔性環(huán)網(wǎng)裝置在配電網(wǎng)中運行的可靠性;通過建模,為三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置在某端電網(wǎng)發(fā)生故障時的運行提供了理論依據(jù);柔性環(huán)網(wǎng)裝置在某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,本方法能快速準(zhǔn)確的為故障端負載提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐,實現(xiàn)不間斷供電。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置示意圖;

圖2為本發(fā)明的恒壓恒頻控制運行特性圖;

圖3為本發(fā)明的恒壓恒頻控制框圖;

圖4為本發(fā)明的電壓電流雙環(huán)控制圖;

圖5為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置逆變端恒壓恒頻控制框圖;

圖6為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置整流端控制框圖;

圖7為基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置逆變側(cè)電壓仿真圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

圖1為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置示意圖,A、B、C端分別是三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置的三端電網(wǎng),以C端電網(wǎng)發(fā)生故障為例,此時C端電網(wǎng)無法為該地區(qū)的負載繼續(xù)供電,C端變流器采用恒壓恒頻控制,工作于逆變狀態(tài),為C端負載持續(xù)供電;A、B兩端工作與整流模式,采用恒有功無功控制,將A、B兩端電網(wǎng)的功率經(jīng)過直流側(cè)輸送到C端電網(wǎng),同時任意一整流端加入直流電壓控制,穩(wěn)定直流側(cè)電壓,為C端變流器的恒壓恒頻控制提供功率來源和直流側(cè)電壓支撐,實現(xiàn)當(dāng)某端電網(wǎng)發(fā)生故障時,由柔性環(huán)網(wǎng)裝置進行持續(xù)供電。

圖2為本發(fā)明的恒壓恒頻控制運行特性圖,以C端電網(wǎng)發(fā)生故障為例,在恒壓恒頻控制下,C端有功負荷和無功負荷發(fā)生變化時,工作于恒壓恒頻控制下的變流器輸出的電壓幅值與頻率不發(fā)生改變。

圖3為本發(fā)明的恒壓恒頻控制框圖,本發(fā)明采用基于電壓電流雙環(huán)控制的恒壓恒頻控制方法,將電壓指令值和頻率指令值經(jīng)過電壓合成環(huán)節(jié)合成三相對稱電壓,合成公式如下:

(1)

將合成的三相對稱電壓經(jīng)過派克變換得到和,并將其作為指令值輸入到電壓電流雙環(huán)控制器,從而控制變流器輸出的電壓和頻率。

圖4為本發(fā)明的電壓電流雙環(huán)控制圖,其中,、是變流器輸出的三相電壓經(jīng)過濾波器后再進行派克變換得到的d軸電壓和q軸電壓,、是變流器輸出的三相電流進行派克變換得到的d軸電流和q軸電流,、是變流器輸出的電流經(jīng)過濾波器后再進行派克變幻得到的d軸電流和q軸電流。電壓電流雙環(huán)控制可用以下兩個方程式表示:

(2)

(3)

通過電壓電流雙環(huán)控制,得到的經(jīng)過派克反變換即可得到變流器SPWM控制的調(diào)制波波形。

圖5為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置逆變端恒壓恒頻控制框圖,以C端電網(wǎng)發(fā)生故障為例,采集變流器端口輸出的電流以及經(jīng)過濾波器濾波后的電流和電壓,經(jīng)過派克變換后輸入電壓電流雙環(huán)控制環(huán)節(jié),在給定電壓指令值和頻率指令值的情況下,可以得到變流器SPWM控制的調(diào)制波波形,從而控制故障端變流器輸出恒定電壓和恒定頻率,實現(xiàn)故障端負載的不間斷供電。

圖6為本發(fā)明的柔性環(huán)網(wǎng)裝置整流端控制框圖,以C端故障為例,此時A、B端均工作于整流狀態(tài),采用恒有功無功功率控制,采集變流器端口的輸入電壓和輸入電流,輸入到功率電流雙環(huán)控制系統(tǒng)中,輸出的經(jīng)過派克反變換得到變流器SPWM控制的調(diào)制波波形,從而控制變流器輸入直流側(cè)的有功功率和無功功率。其中任意一端加入虛線所示的直流電壓控制,控制直流側(cè)的電壓維持不變,從而為故障端負債提供功率并穩(wěn)定直流電壓從而實現(xiàn)故障端變流器的恒壓恒頻控制。

圖7為基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置逆變側(cè)電壓仿真圖,從圖中可以看到,基于恒壓恒頻控制的三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置不間斷供電的方法可以滿足當(dāng)三端柔性環(huán)網(wǎng)裝置某端發(fā)生故障,在負載固定的情況下,為故障端負載提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐,并在t=0.4s負載發(fā)生變化時,其輸出端的電壓和頻率維持不變,實現(xiàn)對故障端的不間斷供電。

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