[发明专利]基于固态变压器的交直流混合电网及其协调控制方法

权利要求书

1.一种基于固态变压器的交直流混合电网的协调控制方法，其特征在于，所述交直流混合电网包括中压子系统，低压子系统和固态变压器；

其中，所述中压子系统由中压交流子网和中压直流子网组成，集中式、大容量电源和负荷接入中压子系统；

所述低压子系统由低压交流子网和低压直流子网组成，分布式、小容量电源和负荷接入低压子系统；所述中压子系统和低压子系统通过中压直流母线和低压直流母线分别与所述固态变压器连接；

其中，所述固态变压器由中压换流器、双有源全桥DAB和低压换流器级联组成；所述中压换流器互联中压交流子网和中压直流子网，所述低压换流器互联低压交流子网和低压直流子网；所述双有源全桥通过互联中压直流母线和低压直流母线，实现四个子网的互联；

所述中压换流器还包括第一自主功率控制单元，用于协调中压交流子网和中压直流子网中的不平衡功率；所述双有源全桥还包括第二自主功率控制单元，用于协调中压子系统和低压子系统的不平衡功率；所述低压换流器还包括第三自主功率控制单元，用于协调低压交流子网和低压直流子网中的不平衡功率；

所述交直流混合电网的协调控制方法包括：第一自主功率控制，第二自主功率控制和第三自主功率控制；

第一自主功率控制，用于协调中压交流子网和中压直流子网中的不平衡功率；具体的步骤如下：

在中压子系统中，通过电压互感器采集中压交流母线电压值和中压直流母线电压值，将所述中压交流母线电压值经过所述中压换流器中的锁相环得到中压交流子网的交流频率值；归一化中压交流子网交流频率值和中压直流母线电压值得到二者在[-1，0]区间内的数值；将归一化的交流子网交流频率值和中压直流母线电压值做差，获得中压交流子网和中压直流子网的功率不平衡状态差异；之后将差值输入中压换流器的功率外环得到所述中压换流器需要传输的有功功率参考值；将获得的有功功率参考值输入到所述中压换流器的电流内环，然后经过正弦脉宽调制生成中压换流器的开关信号S₁～S₆；

第二自主功率控制，用于协调中压子系统和低压子系统的不平衡功率；具体的步骤如下：

通过电压互感器采集中压直流母线电压值和低压直流母线电压值，并将其归一化处理得到二者在[-1，0]区间内的数值；将归一化的中压直流母线电压值和低压直流母线电压值做差，获得中压子系统和低压子系统的功率不平衡状态差异，之后输入DAB的功率环，得到DAB的移相占空比参考值；将获得的移相占空比参考值换算为对应的移相时间，经过单移相调制生成DAB的开关信号T₁～T₈；

第三自主功率控制，用于协调低压交流子网和低压直流子网中的不平衡功率；具体的步骤如下：

在低压子系统中，通过电压互感器采集低压交流母线电压值和低压直流母线电压值，将所述低压交流母线电压值经过所述低压换流器中的锁相环得到低压交流子网的交流频率；归一化低压交流子网交流频率值和低压直流母线电压值得到二者在[-1，0]区间内的数值；将归一化的低压交流子网交流频率值和低压直流母线电压值做差，获得低压交流子网和低压直流子网的功率不平衡状态差异；之后将差值输入低压换流器的功率外环得到所述低压换流器需要传输的有功功率参考值；将获得的有功功率参考值输入到所述低压换流器的电流内环，然后经过正弦脉宽调制生成低压换流器的开关信号Q1～Q6。

2.根据权利要求1所述的基于固态变压器的交直流混合电网的协调控制方法，其特征在于，所述中压交流子网和中压换流器的交流端口通过中压交流母线连接，所述中压直流子网和中压换流器的直流端口通过中压直流母线连线，所述低压直流子网与低压换流器的直流端口通过低压直流母线连接，所述低压交流子网与所述低压换流器的交流端口通过低压交流母线连接；所述中压换流器的直流端口与所述DAB的中压侧相连，所述DAB的低压侧连接所述低压换流器的直流端口。

3.根据权利要求1所述的基于固态变压器的交直流混合电网的协调控制方法，其特征在于，所述中压换流器和低压换流器均为三相三桥臂型换流器。

4.根据权利要求1所述的基于固态变压器的交直流混合电网的协调控制方法，其特征在于，所述中压交流子网包括柴油发电机及其AC/AC换流器，风机及其AC/AC换流器，交流负荷。