[发明专利]一种柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法

说明书

本申请提供柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法：包括至少两个链式换流器；所述链式换流器包括三个能量均衡换流链，所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口、第二均衡端口；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；还包括至少一个直流互联单元；所述直流互联单元两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法。

背景技术

随着用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等要求的不断提高，传统的供电网络越来越难以满足用户的供电需求。现有的供配电网络其中一条线路过负荷或者故障时，经常导致较大范围的停电。在双母线供电的情况下，经常出现一条母线负荷过重，另一条母线轻载，存在用电负荷不平衡的情况，如果两路母线之间利用电力电子技术实现互联，既可以提高供电可靠性，也可以实现有功功率的平衡。同时，在交直流配电网中，分布式发电在电网中的应用范围越来越广泛，且逐渐成为大电网的有效补充，分布式电源、负荷以及储能装置构成微网，众多分布式电源、负荷以及储能装置的类型不同，包含直流或交流，电压等级、容量也不相同，如何将上述低压单元经济、有效地接入，进行统一管理是较难解决的问题。

现有技术中基于全控器件的电压源换流器(voltage source converter，VSC)背靠背组建的柔性合环装置可以实现配电网络的合环运行，提高供电可靠性，并可以实现有功功率相互传输，但是上述方式成本过高；且互联方式单一，仅能够实现两路中压交流电源之间的互联，无法提供低压交直流系统接入或实现低压交直流互联。并不能成为经济、有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种柔性多状态开关以及柔性交直流互联系统可实现两路交流电源有功功率的相互支援，并达到直流电压均衡控制效果，同时提供低压交直流端口，便于实现低压交直流系统接入、实现低压交直流互联，成本低，可靠性高。本发明同时提供相应的控制方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性多状态开关，包括：

至少两个链式换流器和至少一个直流互联单元；

所述链式换流器包括三个能量均衡换流链；所述能量均衡换流链包括N个功率单元以及与功率单元一一对应的N个直流均衡单元，所述N为大于等于1的整数；

所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；

所述功率单元的交流端级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一功率端口、第二功率端口；

所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口、第二均衡端口；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；

所述直流均衡单元包括第一开关单元和第二开关单元；

所述直流互联单元两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元用于调节相邻功率单元第一直流电容之间的电压平衡。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一、二直流端口连接；第一开关单元与第二开关单元的另一端连接后与第三直流端口连接。