[发明专利]一种三线间直流潮流控制器拓扑控制方法

说明书

本发明提供了一种三线间直流潮流控制器拓扑控制方法，包括如下步骤：建立三线间直流潮流控制器，通过直流潮流控制器连接3条输电线路，实现3条输电线路的潮流调节功能，三线间直流潮流控制器包括直流潮流控制器以及旁路开关等；将3条直流线路连接于同一电压源型变换器的直流母线，电压源型变换器衔接直流电力系统和交流电力系统，转换交流电与直流电，三线间直流潮流控制器等效于在三条线路中串联一个电压源，实现3个串联电压源之间的功率转移，进而调节3个串联电压源电压的大小，实现对线路潮流的控制。本发明实现3条线路潮流的控制，提高复杂多端直流电力系统的潮流控制维度；具备对称性结构，适用于潮流反转的场合。

技术领域

本申请涉及电力电子变换器与直流输电领域，尤其涉及到一种三线间直流潮流控制器拓扑控制方法，主要用于直流潮流控制器(DC Power Flow Controller,简称DCPFC)电路拓扑设计与运行控制。

背景技术

随着电力电子器件与模块化多电平技术的迅速发展和成熟，直流输电作为实现大规模可再生能源发电并网、大容量远距离海上/陆地新能源电力传输的先进技术手段已得到广泛的关注，并将成为构建智能电网的支撑性技术。未来直流输配电网络，拓扑架构复杂，其换流站节点数目通常小于直流输电支路数目，因而存在线路潮流控制自由度不足的缺点。具体表现为：一个直流潮流控制器无法独立实现任意一条支路上直流潮流的主动控制调节。为解决上述问题，需要在多端复杂直流网络中引入直流潮流控制器以增加系统控制自由度，实现各支路直流潮流主动协同优化控制。

目前，直流潮流控制器分为“电阻型”与“电压型”两类。电阻型直流潮流控制器的拓扑和控制较为简单，其概念为主动增大输电线路的等效电阻，进而减小输电线路潮流。该方案具有损耗较大、潮流仅能单向调节的缺点，故其实用性较低。

电压型直流潮流控制器分为“直流变压器型”、“串联可调电压源型”和“线间型”三类技术路线。直流变压器型，如图1(a)所示，其输入和输出侧连接不同电压等级直流电网的正极性线路和负极性线路，等效于在输电线路中串联了一个可调电压源，进而改变线路的潮流，但装置需要承受系统级电压，设计复杂且成本较高。在正极性线路或负极性线路中串联可调电压源，进而调节线路潮流，装置所需承受电压等级和功率等级较低，但需要提供外部电源，其示意图如图1(b)所示。线间型直流潮流控制器，在线路之间存在能量通道，其基本特征在于将1条线路上的部分功率转移到相邻的另1条线路，利用线路之间的功率交换实现2条线路的潮流控制，其示意图如图1(c)所示。线间型直流潮流控制器亦可以通过增加外部能量补偿装置，增加能量交换渠道。

现有技术中存在一种电感作为能量转移枢纽的新型线间直流潮流控制器，线路串电容的方式较大幅度降低了电压、电流纹波。而现有技术也改进了该线间直流潮流控制器，引入耦合电感使用使其能适用于线路潮流反转的场合，满足不同潮流方向场合的需要。然而，线间直流潮流控制器作为调节2条线路潮流的电压源型直流潮流控制器。仅能主动控制1条线路的潮流，另1条线路潮流的被动控制，无法同时主动控制2条线路的潮流，应用场合受限。

现有技术中，线间直流潮流控制器依靠输电线路间的功率交换实现直流潮流控制，在两条输电线路中串入2个可调电压源，2个可调电压源之间进行功率交换，省去可调电压源的外部电源以及可调电压源与串入可调电压源之间的高压隔离功率传输路径。从线间直流潮流控制器的控制效果上看，线间直流潮流控制器有效地控制一条线路的潮流，另一条线路的潮流被动变化，即单一的线间直流潮流控制器只能实现单一目标的直流潮流控制。

综上所述，现有技术中所提的线间直流潮流控制器只能实现一条线路潮流主动增大/减小，另一条线路潮流被动减小/增大，不能同时主动控制两条线路的潮流，属于退化的2线路潮流控制模式，应用场合受限，故目前缺乏新的直流潮流控制器，实现2条线路潮流的主动控制。

发明内容