[发明专利]一种柔性变电站拓扑电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种柔性变电站拓扑电路及其控制方法。所述拓扑电路包括总控制器、高压输入级、中压降压级以及低压输出级；总控制器分别与所述高压输入级、中压降压级以及低压输出级中的子控制器相连接；高压输入级的输入端与高压电网相连接，高压输入级的输出端与中压降压级的输入端相连接，中压降压级的输出端与低压输出级的输入端相连接，由低压输出级输出多路低压直流电；中压降压级包括多个并联的隔离型变换器；低压输出级包括多个不同的逆变电路；所述多个不同的逆变电路包括单相逆变电路以及三相逆变电路。采用本发明所提供的柔性变电站拓扑电路能够提高柔性变电站拓扑电路的效率以及负载端分布式发电的渗透率、减小总体体积，降低系统成本。

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，特别是涉及一种柔性变电站拓扑电路及其控制方法。

背景技术

当前配电网中分布式可再生能源接入比例逐步提升，以及电动汽车直流快充桩等大功率随机负荷数量显著增长。这类高随机性、高波动性电源与负荷给配电系统带来的各种类型的扰动日益增多，现代电网的结构也越发繁复，其所造成的各种电能质量问题一定程度上影响到配电系统的供电可靠性。现有配电网系统向用户供给大量优质可靠的电能面临越来越大的困难和挑战。通过已有配电网的网架结构和运行方式调整难以满足用户的电能质量需求，因此，电力电子变压器方案被提出。

图1为现有技术所提出的一种面向中高压配电网应用的三相电力电子变压器电力拓扑图，包括高压交流侧模块化多电平换流器(Modular Multilevel converter，MMC)、中间输入串联输出并联(Input.SeriesOutput.Parallel，ISOP)DAB(Dual active bridge，DAB)变换器以及低压侧四桥臂逆变器，该三相电力电子变压器可以实现一种电压到另外一种电压的变换，由于经过多级电能变换，导致其发电效率较低；其能量通常从高压侧流向低压侧，无法应对分布式发电大规模接入问题；同时中间隔离环节采用多个效率较低的DAB变换器结构，进一步拉低了整体装置效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性变电站拓扑电路及其控制方法，以解决现有的三相电力电子变压器电力拓扑结构发电效率低、分布式发电渗透率低以及多台电力电子变压器简单并联造成的总体体积大、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种柔性变电站拓扑电路，包括：总控制器、高压输入级、中压降压级以及低压输出级；

所述总控制器分别与所述高压输入级中的子控制器、所述中压降压级中的子控制器以及所述低压输出级中的子控制器相连接，所述总控制器用于协调所述高压输入级、所述中压降压级以及所述低压输出级之间的能量平衡；所述高压输入级的输入端与高压电网相连接，所述高压输入级的输出端与所述中压降压级的输入端相连接，所述中压降压级的输出端与所述低压输出级的输入端相连接，由所述低压输出级输出多路低压直流电；所述中压降压级包括多个并联的隔离型变换器；所述低压输出级为多个不同类型的逆变电路；所述多个不同的逆变电路包括单相逆变电路以及三相逆变电路；所述三相逆变电路包括三相三线结构、三相四线结构以及三相四桥臂结构；

所述总控制器接收上一级高压电网的调度信号时，按上一级高压电网的调度信号执行停机或运行，使得能量从左往右或者能量从右往左；当上一级电网没有调度信号时，所述柔性变电站本地自治运行；

所述柔性变电站本地自治运行时，所述总控制器接收所述柔性变电站的电网侧和负载侧的电压和电流信号，协调高压输入级、中压降压级和低压输出级之间的能量平衡。

可选的，所述高压输入级具体包括：多个并联的模块化多电平换流器；

所述模块化多电平换流器包括多个换流子模块以及两个电抗器；所述模块化多电平换流器的上桥臂串联有多个所述换流子模块，所述模块化电平换流器的下桥臂串联有多个所述换流子模块，所述上桥臂与所述下桥臂之间串联有两个串联的所述电抗器，所述高压电网的每一相分别设于不同模块化多电平换流器中两个串联的所述电抗器之间；