一种多端口弹性互联设备的控制方法及相关装置与流程

本申请涉及配电网电力电子装置，尤其涉及一种多端口弹性互联设备的控制方法及相关装置。

背景技术：

1、传统配电网的相邻馈线间大部分采用机械开关，无法自由调控端口间的功率流动，在端口拓展性、响应速度、寿命等方面都存在明显缺陷。弹性互联设备作为一种新型的电力电子变换设备，响应速度快，调控灵活度高，克服了传统机械开关的劣势，给电网的可靠运行带来了曙光。

2、在中压配电网领域，传统的弹性互联设备基本采用输入串联输出并联的连接方式，能量大多只能单向传输。且随着传输功率在兆瓦级的变化(比如由-4mw到10mw)，采用传统的直流侧均压控制策略会使得直流侧电压出现较为明显的震荡，进而影响到网侧电流的电能质量和下级负荷的正常供电。

技术实现思路

1、本申请提供了一种多端口弹性互联设备的控制方法及相关装置，以解决上述背景技术存在的一个或多个技术问题。本发明提供的基于级联h桥拓扑的多端口弹性互联设备的变pi直流侧均压控制策略，可以对三端口的电网进行功率流动调控，同时在传输功率幅度变化较大时能有效地稳定并均衡三相直流侧的各模块电压。控制策略简单易实现，且可以应用于多种工作模式，可以选择任一端口作为主端口控制直流侧电压，其余端口控制功率流动。

2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种多端口弹性互联设备的控制方法，所述方法包括：

3、所述多端口弹性互联设备包括：多向有源桥、与交流电网1连接的第一级联h桥型变流器、与交流电网2连接的第二级联h桥型变流器、以及与交流电网3连接的第三级联h桥型变流器；

4、其中，第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器为级联形式，多向有源桥为第一级联h桥型变流器与第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器之间的中间级，且用于隔离；

5、控制方法包括：

6、通过改进的直流侧均压控制策略对交流电网1连接的第一级联h桥型变流器进行控制；

7、通过单电压闭环控制策略对多向有源桥进行控制；

8、通过定pq控制策略对第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器进行控制。

9、可选地，所述改进的直流侧均压控制策略，包括：整体电压控制、相内电压均衡控制及变pi相间电压均衡控制。

10、可选地，所述改进的直流侧均压控制策略，具体包括：

11、分别对交流电网1的电网电压和电网电流进行锁相，得到电压相位和电流相位；

12、根据第一级联h桥型变流器中第i相h桥子模块直流侧的电压，计算第i相h桥中各子模块调制分量的补偿值；

13、根据第一级联h桥型变流器各相直流侧电压，计算调制电压的相间补偿分量；

14、将所述电压平均值与预设直流电压参考值作差作为pi控制器的输入，输出电流内环参考值；

15、根据多端口弹性互联设备的电感电流计算基础调制比；

16、根据所述基础调制比、所述相间补偿分量和所述补偿值，计算得到pwm信号。

17、可选地，所述根据第一级联h桥型变流器中第i相h桥子模块直流侧的电压，计算第i相h桥中各子模块调制分量的补偿值，具体包括：

18、采集第一级联h桥型变流器中第一相h桥子模块直流侧的电压，将第一相内各h桥子模块直流侧的电压的均值与子模块直流侧电压进行比较得到差值，并将差值作为pi控制器的输入，pi控制器的输出乘以第一相电网电流相位，得到各子模块调制分量的补偿值。

19、可选地，所述根据第一级联h桥型变流器各相直流侧电压，计算调制电压的相间补偿分量，具体包括：

20、将第一级联h桥型变流器各相直流侧的电压平均值，分别与各相直流侧的电压进行比较得到差值，各差值经过pi控制器得到功率差值，并根据功率差值计算得到调制电压的相间补偿分量。

21、可选地，所述根据多端口弹性互联设备的电感电流计算基础调制比，具体包括：

22、采集电感电流并经过park变换后与预设的电流内环参考值作差，将差值作为pi控制器的输入，并将输出加上配电网系统电压在两相旋转坐标系下的后得到输出电压基波，再除以第一级联h桥型变流器直流侧的总电压平均值得到基础调制比。

23、可选地，所述通过单电压闭环控制策略对多向有源桥进行控制，具体包括：

24、设置多向有源桥的一次侧h桥的触发信号为占空比0.5的方波d1；

25、将多向有源桥的直流侧电容电压与预设直流侧电容电压参考值作差，并将差值输入pi控制器，并将输出结果乘以方波周期，得到二次侧h桥的移项角，将移项角与方波d1相加得到二次侧h桥的触发信号d2。

26、可选地，所述通过定pq控制策略对第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器进行控制，具体包括：

27、对第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器的交流侧的电网电压进行锁相，得到电压相位，基于电压相位并根据给定有功功率的参考值和无功功率的参考值计算得到电流内环的参考值；

28、电流内环采用pi控制器，并根据电流内环的参考值计算占空比，从而采用载波移相pwm调制后得到pwm信号。

29、本申请第二方面提供一种多端口弹性互联设备的控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：

30、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

31、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的多端口弹性互联设备的控制方法的步骤。

32、本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的多端口弹性互联设备的控制方法。

33、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

34、本申请提供了一种基于级联h桥拓扑的多端口弹性互联设备，采用输入串联-输出串联的连接方式，相比于传统的输入串联-输出并联的弹性互联设备，可以连接多个10kv电压等级的交流电网，而传统的弹性互联设备往往只能连接一个中压侧端口和多个低压侧端口。本申请提供的控制方法，可以保证功率在大幅度变化及双向流动时，有效地稳定并均衡三相直流侧的各模块电压和相间电压，提高配电网的稳定性和可靠性。控制方法简单易实现，且可以应用于多种工作模式，可以选择任一端口作为主端口控制直流侧电压，其余端口控制功率流动。

技术特征：

1.一种多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述多端口弹性互联设备包括：多向有源桥、与交流电网1连接的第一级联h桥型变流器、与交流电网2连接的第二级联h桥型变流器、以及与交流电网3连接的第三级联h桥型变流器；

2.根据权利要求1所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述改进的直流侧均压控制策略，包括：整体电压控制、相内电压均衡控制及变pi相间电压均衡控制。

3.根据权利要求2所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述改进的直流侧均压控制策略，具体包括：

4.根据权利要求3所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述根据第一级联h桥型变流器中第i相h桥子模块直流侧的电压，计算第i相h桥中各子模块调制分量的补偿值，具体包括：

5.根据权利要求3所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述根据第一级联h桥型变流器各相直流侧电压，计算调制电压的相间补偿分量，具体包括：

6.根据权利要求3所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述根据多端口弹性互联设备的电感电流计算基础调制比，具体包括：

7.根据权利要求1所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述通过单电压闭环控制策略对多向有源桥进行控制，具体包括：

8.根据权利要求1所述的多端口弹性互联设备的控制方法，其特征在于，所述通过定pq控制策略对第二级联h桥型变流器和第三级联h桥型变流器进行控制，具体包括：

9.一种多端口弹性互联设备的控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-8任一项所述的多端口弹性互联设备的控制方法。

技术总结
本申请公开了一种多端口弹性互联设备的控制方法及相关装置，其中，多端口弹性互联设备的交流侧是级联H桥型变流器拓扑，直流侧是用于隔离的多向有源桥拓扑，并且针对不同的变流器提出了相应的控制方法；所提出的控制方法，可以实现三个10kV电压等级的交流电网的异步互联和功率流动调控。同时在传输功率幅度变化较大时能有效地稳定并均衡三相直流侧的各模块电压，提高配电网的稳定性和可靠性。控制策略简单易实现，且可以应用于多种工作模式，可以选择任一端口作为主端口控制直流侧电压，其余端口控制功率流动。

技术研发人员：李新,王圣,蒋维,李锦焙,廖鹏,范心明,石俏,董镝,赵伟,李盈,刘益军,宋安琪,李浩,陈绮琪,许澜,梁年柏
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16