[发明专利]一种基于解耦控制的电能路由器高压交流端口多功能形态实现方法

说明书

本发明公开了一种电能路由器高压交流端口多功能形态实现方法，通过向高压交流端口注入基波正序电流实现三相总平均有功功率稳定控制，从而控制其三相平均直流母线电压。通过向高压交流端口注入基波负序电流实现各相平均有功功率独立控制，保证在三相电网电压不平衡或高压交流端口相间所带有功负荷不平衡时三相直流母线电压相互均衡。考虑负序无功分量，实现无功功率补偿功能。在正序dq旋转坐标系下的电流控制环中，对高压交流端口电流的基波正序分量和高次谐波分量进行统一控制，在调节基波正序电流的同时实现谐波治理功能。

技术领域

本发明涉及电力电子设备技术领域，特别涉及电能路由器高压交流端口多功能形态实现方法。

背景技术

电能路由器(electrical energy router，以下简称EER)可实现不同电力系统之间灵活互联，是构建未来智能电网的有效组件。EER具有传统变压器的电压转换、电气隔离和能量传输等基本功能，同时，可为分布式可再生能源和存储设备形成即插即用的能源端口，实现对电力系统的自由接入和断开，并能灵活控制每个端口的双向功率流以实现合理的能量调度，具备故障隔离能力等。除此之外，EER中的高压交流(high-voltagealternating-current，以下简称HVAC)端口往往与中(高)压电力系统相连，应具备无功补偿和谐波治理双重功能。

典型的HVAC端口模块化拓扑结构如图1所示，其整流侧采用级联H桥结构，双有源桥(dual active bridge，DAB)DC/DC变换器用于电气隔离和功率双向传递，各DAB低压侧并联形成三相低压直流母线，用于与EER的其它端口相连。因此，与功能单一的静止同步无功补偿(static synchronous compensator，STATCOM)或有源电力滤波(active powerfilter，APF)装置不同的是，HVAC端口还应兼具向EER中其它端口传输有功功率的能力，基于这一点，传统的STATCOM或APF控制方法无法直接套用在EER的HVAC端口。如何在HVAC端口上同时实现有功跟随、无功补偿及谐波治理三种功能形态，主要存在以下问题需要同时解决：

(1)电网电压或HVAC端口三相有功负荷不平衡时，如何控制HVAC三相有功功率用于稳定三相平均直流母线电压及平衡各相直流母线电压。

(2)在考虑HVAC端口电压和电流不平衡时，如何实现无功功率补偿控制。

(3)在电网电压、电流畸变情况下，如何控制谐波电流，实现谐波治理功能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于解耦控制的电能路由器(以下简称EER)的高压交流端口(以下简称HVAC端口)的多功能形态实现方法，基于对三相平均有功功率和HVAC端口电流的解耦控制，在电能路由器EER的HVAC端口同时实现有功功率跟随、无功功率补偿及谐波治理三重功能形态，该方法包括：

(1)功率外环控制过程：在电网电压或端口有功负荷不平衡条件下，对HVAC端口的输入瞬时有功功率进行正序和负序解耦，依据解耦后的平均有功功率分量在a、b、c三相的分布规律，通过向HVAC端口注入基波负序电流实现各相平均有功功率独立控制，通过向HVAC端口注入基波正序电流对三相总的输入平均有功功率进行稳定控制，考虑负序无功分量，实现无功功率补偿控制，具体包括以下步骤：

第一步：根据HVAC端口电流基波负序分量的实测值和电网电压基波负序分量的实测值和计算出负序无功功率分量公式如下：

第二步：根据无功功率设定值和所述负序无功功率分量计算出正序无功功率分量参考值公式如下：

第三步：按照公式计算出所需注入的基波正序无功电流分量该电流分量即为所述电流内环控制中的基波正序无功电流参考值；