[发明专利]基于双自由度多约束关系的电能路由器功率控制方法

权利要求书

1.基于双自由度多约束关系的电能路由器功率控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1、对电网电压、负荷电压与电流以及负荷功率进行监测；

步骤S2、在电网电压波动以及自由度的作用下，计算变压器一次侧两端电压、电网传输的有功功率、串并联变换器传输的有功功率和无功功率；

步骤S3、根据电网端口额定容量、变压器一次侧所允许施加的最大电压、

串联变换器额定容量、并联变换器额定容量的限制，建立有功功率和无功功率的双自由度约束关系，计算有功功率和无功功率的双自由度约束范围；

步骤S4、将步骤S3得到的有功功率和无功功率的双自由度约束范围载入至串并联变换器控制策略，进行闭环控制；

所述步骤S2中变压器一次侧两端电压如下：

其中，U_C为变压器一次侧两端电压，U_S为电网电压，U_L为负荷电压，k为电网电压波动系数，δ为无功功率自由度；

所述步骤S2中电网传输的有功功率、串并联变换器传输的有功功率和无功功率的具体公式如下：

P_S＝k_pP_L，

其中，P_S为电网传输的有功功率，P_L为负荷有功功率，k_p为有功功率自由度，P_SC为串联变换器传输的有功功率，Q_SC为串联变换器传输的无功功率，P_PC为并联变换器传输的有功功率，Q_PC为并联变换器传输的无功功率，为负荷功率因数角；

所述步骤S3中电网传输的有功功率P_S受电网端口额定容量限制且其传输功率最大为负荷有功功率P_L，以此为约束关系：

其中，为电网端口额定容量，由上述可知对k_p的约束范围为：

所述步骤S3中变压器一次侧两端电压小于其所允许施加的最大电压U_Cmax，以此为约束关系：

由上述可知U_Cmax对δ的约束范围为：

所述步骤S3中串联变换器所传输的视在功率S_SC被限值在100％范围内,以此为约束关系：

其中，为串联变换器额定容量，由上述可知对k_p和δ的约束范围为：

所述步骤S3中并联变换器所传输的视在功率S_PC被限值在100％范围内，以此为约束关系：

其中，为并联变换器额定容量，由上述可知对k_p和δ的约束范围为：

其中，

所述步骤S3中有功功率和无功功率的双自由度约束范围表示为：

其中，为电网端口额定容量；为并联变换器额定容量；为串联变换器额定容量；

所述步骤S4中串联变换器控制过程为：串联变换器闭环控制中负荷电流i_Labc通过低通滤波器生成电网电流基波量i_Sdrefabc；直流母线稳压环生成直流母线电压误差调节信号i_Sdrefabc与进行叠加，再乘以变压器变比n以及自由度约束单元产生的k_p得到电网电流参考值对电网电流进行单闭环控制保证电网电流为三相平衡对称且无畸变的正弦波，以及直流母线电压的稳定；并联变换器控制过程为：并联变换器闭环控制中交流母线参考电压幅值U_refabc分别乘以cos(θ+δ)、cos(θ+δ+120°)、cos(θ+δ-120°)得到负荷电压参考值u_refabc，以负荷电压为外环，并联变换器输出电流为内环进行双闭环控制以保证负荷电压电流为三相平衡、无畸变的正弦波。