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一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法

阅读:351发布:2020-05-14

专利汇可以提供一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种减小交直流混合配 电网 故障穿越冲击的 无功 电流 控制方法,其根据 电压 跌落因子和并网点电流,提出一种PET故障穿越过程中无功控制电流采用不同函数特性的优化给定方法,将优化的无功电流给定值取代传统 低电压 穿越策略的无功电流给定,更符合 低电压穿越 所需的实际情况,减小了传统低电压穿越策略中状态切换所引起的冲击,提高系统安全可靠性。,下面是一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法专利的具体信息内容。

1.一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,其特征在于:实时检测并网点电压,获得表征电网跌深度的电网电压跌落因子,根据电压跌落因子判断光前电网是否正常运行:当交流电网正常运行时,电电子变压器采用有功功率控制策略;当交流电网发生故障时,电网电压幅值跌落,系统需切换为无功控制模式,PET根据电网电压跌落深度和并网点电流,采用不同函数特性分段优化调节无功电流,得到减小冲击的故障穿越无功参考电流给定值,向电网提供无功支撑
2.根据权利要求1所述的一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
S1、实时检测并网点电压UT,得到电网电压跌落因子为ε:
其中US为电网稳定运行时的电压值,UT为测得电网的电压实时值;
S2、根据跌落因子ε对PET进行分段无功电流控制:
ε≤0.1时,系统处于正常运行状态;
ε>0.8时,表明系统发生严重故障,此时PET闭
0.1<ε≤0.8时,根据不同跌落因子ε,确定故障穿越控制中的无功电流的参考值:
式中:iq-ref为PET输入级电流在q轴上的分量,IN为PET并网点电流;
S3、综合并网点电流IN与跌落因子ε,采用不同函数特性优化PET故障穿越过程中的无功控制电流I值:
式中:k为调节系数;h为控制参数;
S4、用步骤S3中式(7)得到优化后的无功电流给定值取代步骤S2中式(6)中的IN,得到可以减小冲击的故障穿越无功参考电流给定值:
3.根据权利要求1所述的一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,其特征在于:当交流电网正常运行时,电力电子变压器采用采用电压电流双闭环控制的模式。
4.根据权利要求1所述的一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,其特征在于:所述PET主要由前级AC/DC功率变换模和后级DC/DC功率变换模块组成,所述前级AC/DC功率变换模块采用H桥级联多电平结构变换器、模块化多电平变换器MMC或者级联H桥+MMC结构的混合模块组合多电平变换器中的任一种;所述后级DC/DC功率变换模块采用双向隔离型DC/DC变换器(DAB)。

说明书全文

一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制

方法

技术领域

背景技术

[0002] 电力电子变压器(Power Electronic Transformers,PET)是一种基于现代电力电子技术的新型电能变换装置,广泛应用于交直流混合配电网,实现多类型分布式电源的互联。在未来能源互联网和负荷种类多样化的背景下,电力电子变压器的推广和应用可以简化网络结构,提高供配电效率。
[0003] 目前,针对PET的研究主要集中在电路拓扑结构、控制策略、新型功率器件应用等方面,而对其故障电流控制与低压穿越控制策略研究不多。PET是实现多种分布式电源在不同电压等级交流电网和直流电网互联的关键设备,其交流侧、直流侧故障对电网的安全稳定运行及用户的供电可靠性均可能产生严重影响。考虑到电力电子设备的敏感性和脆弱性,当电网发生故障后希望PET不要立即脱网,实现低电压下的故障穿越控制。

发明内容

[0004] 技术目的:针对上述现有技术,本发明提供一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,根据电压跌落因子ε和并网点电流IN,提出一种PET故障穿越过程中无功控制电流I的优化给定方法,将采用不同函数特性优化后的无功电流给定值取代替传统低电压穿越策略代IN,减小了状态切换引起的冲击,提高系统安全可靠性。
[0005] 技术方案:为实现上述技术目的,本发明采用了如下技术方案:
[0006] 一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,其特征在于:实时检测并网点电压,获得表征电网跌深度的电网电压跌落因子,根据电压跌落因子判断光前电网是否正常运行:当交流电网正常运行时,电力电子变压器采用有功功率控制策略;当交流电网发生故障时,电网电压幅值跌落,系统需切换为无功控制模式,PET根据电网电压跌落深度和并网点电流,分段采用不同函数特性优化调节无功电流,得到减小冲击的故障穿越无功参考电流给定值,向电网提供无功支撑
[0007] 优选地,所述控制方法包括以下操作步骤:
[0008] S1、实时检测并网点电压UT,得到电网电压跌落因子为ε:
[0009]
[0010] 其中US为电网稳定运行时的电压值,UT为测得电网的电压实时值;
[0011] S2、根据跌落因子ε对PET进行分段无功电流控制:
[0012] ε≤0.1时,系统处于正常运行状态;
[0013] ε>0.8时,表明系统发生严重故障,此时PET闭
[0014] 0.1<ε≤0.8时,根据不同跌落因子ε,确定故障穿越控制中的无功电流的参考值:
[0015]
[0016] 式中:iq-ref为PET输入级电流在q轴上的分量,IN为PET并网点电流;
[0017] S3、综合并网点电流IN与跌落因子ε,采用不同函数特性优化PET故障穿越过程中的无功控制电流I值:
[0018]
[0019] 式中:k为调节系数;h为控制参数;
[0020] S4、用步骤S3中式(7)得到的优化的无功电流给定值取代步骤S2中式(6)中的IN,得到减小冲击的故障穿越无功参考电流给定值:
[0021]
[0022] 优选地,当交流电网正常运行时,电力电子变压器采用采用电压电流双闭环控制的模式。
[0023] 优选地,所述PET主要由前级AC/DC功率变换模和后级DC/DC功率变换模块组成,所述前级AC/DC功率变换模块采用H桥级联多电平结构变换器、模块化多电平变换器MMC或者级联H桥+MMC结构的混合模块组合多电平变换器中的任一种;所述后级DC/DC功率变换模块采用双向隔离型DC/DC变换器(DAB)。
[0024] 有益效果:由于采用了上述技术方案,本发明具有如下技术效果:
[0025] 本发明的一种减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法,依据并网点电流IN与跌落因子ε,给出不同函数曲线特征优化的故障穿越无功电流给定,更符合低电压穿越所需的实际情况,在不同跌落因子切换不同无功电流参考值的过程中也更平滑,减小了传统低电压穿越策略导致的冲击。附图说明
[0026] 图1为基于PET的交直流混合配电网示意图。
[0027] 图2为PET的工作模式切换图。
[0028] 图3为基于ε的故障穿越切换控制结构图。
[0029] 图4为不同调节系数下I与ε的关系。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0031] 如图1所示的一种如图1所示的基于PET的交直流混合配电网示意图,其中,PET主要由前级AC/DC功率变换模块和后级DC/DC功率变换模块组成。前级AC/DC功率变换模块是PET的核心环节,此环节可以是H桥级联多电平结构变换器,模块化多电平变换器MMC或者级联H桥+MMC结构的混合模块组合多电平变换器。后级DC/DC功率变换模块采用双向隔离型DC/DC变换器(DAB)。通过两个功率变换模块的互联和协调工作,实现交直流配电网互联、分布式新能源接入以及不同电压等级的变换等功能。
[0032] 如图2所示的PET的工作控制模式切换示意图,当交流电网正常运行时,电力电子变压器采用有功功率控制策略,具体是采用电压电流双闭环控制;当交流电网发生故障时,电网电压幅值跌落,系统需切换为无功控制模式。
[0033] 如图3所示的基于ε的故障穿越切换控制结构图,在电网故障时,PET根据电网电压跌落深度分段调节无功电流,向电网提供必要的无功支撑,保持PET不脱网运行。
[0034] 如图3所示的基于ε的故障穿越切换控制结构图,实时检测并网点电压UT,由此得到电网电压跌落因子为ε,根据跌落因子ε对PET进行不同函数特性的分段无功电流控制[0035]
[0036] 其中US为电网稳定运行时的电压,UT为电网电压实时值。
[0037] 根据不同跌落因子ε,选择故障穿越控制中的无功电流参考值:
[0038]
[0039] 式中:iq-ref为PET输入级电流在q轴上的分量;ε为电压跌落因子;IN为PET并网点电流。ε≤0.1时,系统处于正常运行状态;ε>0.8时,表明系统发生严重故障,此时PET闭锁。
[0040] 传统低电压穿越策略直接采用PET并网点电流IN作为故障穿越无功参考电流给定。但是,因为IN比实际低电压穿越策略所需电流高,导致输入无功参考电流指令取值过高而产生冲击。
[0041] 综合并网点电流IN与跌落因子ε提出一种PET故障穿越过程中无功控制电流I的不同函数特性优化给定方法:
[0042]
[0043] 式中:k为调节系数;h为控制参数。
[0044] 图4所示的不同调节系数下I与ε的关系。
[0045] 将采用不同函数特性优化后的无功电流给定值取代传统低电压穿越策略代替IN,得到减小冲击的故障穿越无功参考电流给定:
[0046]
[0047] 依据并网点电流IN与跌落因子ε,给出不同曲线特征的故障穿越无功电流给定,更符合低电压穿越所需的实际情况,在不同跌落因子切换不同无功电流参考值的过程中也更平滑,减小了传统低电压穿越策略导致的冲击。
[0048] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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