[发明专利]可移动式交直流多端口柔性控制器及合解环启停方法

权利要求书

1.可移动式交直流多端口柔性控制器，用于电网不同馈线之间的功率控制，有互联需求的馈线之间通过常开状态的开关柜进行连接，开关柜实现馈线互联或断开；其特征在于：柔性控制器为三端口结构，包括两个模块化多电平换流器MMC，两个模块化多电平换流器MMC背靠背连接，两个模块化多电平换流器MMC的交流侧分别连接联络开关S1、S2进行投切对两个交流端口AC1和AC2进行移动；两个模块化多电平换流器MMC的直流侧通过多个串联输入并联输出的双有源桥变换器DAB进行DC/DC变换，DAB输出端通过联络开关S3投切后用于连接直流端口DC；

MMC两侧的交流端口AC1和AC2用于连接交流电网馈线，DAB侧的直流端口DC用于连接直流电网馈线，联络开关S1、S2、S3连接不同端口，通过移动柔性控制器在馈线间的位置，并控制联络开关S1、S2、S3的开关动作改变端口的接入位置，实现柔性控制器在配电网中接入位置的改变；

当原本处于断开状态的两条馈线存在互联需求时，柔性控制器通过对应端口的联络开关分别接入两条馈线的连接点并闭合联络开关进行合环实现柔性互联；当两条馈线间仅需常态互联、无需功率控制时，闭合开关柜，并将柔性控制器退出运行，断开柔性控制器对应端口的联络开关；

当馈线互联需求发生改变时，柔性控制器在配电网的馈线接入位置改变，将柔性控制器移动至另外两条有互联需求的馈线之间，通过对应端口的联络开关分别接入另外两条馈线的连接点并闭合联络开关实现柔性互联；

当两条通过开关柜互联的馈线需要切换至断开状态时，首先将柔性控制器的对应端口分别接入两条馈线处的连接点并闭合联络开关，通过功率控制使流过开关柜的功率为零，再断开开关柜，对柔性控制器实施解环控制，实现两条馈线由互联状态平滑切换至断开状态；

MMC采用功率解耦控制策略，包括功率外环控制和电流内环控制；功率外环控制用于为电流内环控制提供dq轴电流参考值，其中一侧MMC的功率外环控制采用定直流电压和无功功率控制，即U_dc-Q控制，另一侧采用定有功功率和无功功率控制，即P-Q控制；电流内环控制采用直接电流控制方式，产生驱动各子模块的开关信号；

DAB采用单移相控制方式；

单端的模块化多电平换流器MMC采用的是三相半桥模块化多电平换流器，三相半桥模块化多电平换流器包括结构相同的三个相单元，每个相单元由上下对称的2个桥臂构成，单端MMC整体为三相六桥臂结构；每个桥臂包括串联连接的N个结构相同的子模块SM、1个桥臂电抗器Larm和1个桥臂等效电阻Rarm；

子模块SM包括2个功率管、2个对应的反并联二极管、1个直流储能电容C0、1个快速旁路开关K1和1个旁路保护二极管K2；2个功率管分别为功率管VT1和功率管VT2，反并联二极管分别为二极管VD1和二极管VD2；其中，VT1、VT2、VD1、VD2、C0这5个器件共同构成半桥结构拓扑；

功率管VT1的发射极连接于功率管VT2的集电极，功率管VT1的集电极连接于直流储能电容C0正极，功率管VT2的发射极连接于直流储能电容C0负极，功率管VT1与二极管VD1反向并联，功率管VT2与二极管VD2反向并联；

快速旁路开关K1、旁路保护二极管K2均与功率管VT2并联。

2.根据权利要求1所述的可移动式交直流多端口柔性控制器，其特征在于：双有源桥变换器DAB包括两个对称的H桥和一个包含漏感的高频变压器；左右两个H桥通过高频变压器相互连接。

3.根据权利要求1所述的可移动式交直流多端口柔性控制器，其特征在于：DAB采用的单移相控制方式，具体为：DAB中所有开关管的驱动信号都是占空比为50％的PWM信号，原边信号与副边信号错开一个移相角来对原副边电压进行控制。

4.根据权利要求3所述的可移动式交直流多端口柔性控制器，其特征在于：DAB的控制还包括对多个DAB功率采用功率平衡控制策略进行均流控制。

5.可移动式交直流多端口柔性控制器合解环启停控制方法，采用权利要求1至4任一项所述的可移动式交直流多端口柔性控制器，其特征在于：包括合环启动控制方法与解环停止控制方法；

合环启动控制方法，具体为：

当两个交流端口合环时，一侧MMC采用U_dc-Q控制，另一侧MMC采用定P-Q控制；首先，AC1交流端口MMC的U_dc控制指令设定为额定直流电压值，将AC2交流端口MMC的功率控制指令设置为0，使柔性控制器无功率传输，再对联络开关S1、S2进行合闸，合环后控制AC2交流端口的功率参考值变为运行值；将功率参考值变化率限制在k1，k1根据当前最大电流限幅取值，避免功率参考值的突变，使得功率参考值线性上升；

当交流端口AC1与直流端口DC合环时，MMC采用U_dc-Q控制，设定直流母线电压参考值为额定电压，DAB控制有功参考值P_ref为0，使柔性控制器无功率传输，再对联络开关S1、S3进行合闸，合环后DAB切换至直流端口DC的电压控制；将有功参考值变化率限制在k2，k2根据当前最大电流限幅取值，避免功率参考值突变；

当交流端口AC2与直流端口DC合环时，控制方法和交流端口AC1与直流端口DC合环时的控制方法同理；

当三端口同时合环投入运行时，将一侧交流端口采用U_dc-Q控制，设置直流母线电压为额定值，另一侧交流端口采用P-Q控制，将有功参考值控制为0，直流端口也将有功参考值控制为0，使柔性控制器无功率传输，再对联络开关S1、S2、S3进行合闸，合环后另一侧交流端口的端口功率参考值变为运行值，并将功率参考值变化率限制在k1，直流端口DC切换为定端口电压控制，并将功率参考值变化率限制在k2，当柔性控制器稳定运行后实现交流功率控制和直流端口电压的控制；

解环停止控制方法，柔性控制解环并退出运行是合环启动的逆过程，具体为：

当柔性控制器从三端口互联状态解环直流端口，变为交流端口AC1、AC2互联状态；首先控制直流端口有功参考值线性下降至0，并限制有功参考值变化率为k2，等到直流端口的功率线性下降至0时，断开联络开关S3实现直流端口的解环；在AC1、AC2互联状态下，若要进一步实现AC1、AC2解环，使柔性控制器退出运行，则先控制P-Q控制侧的有功参考值为0，并限制参考值变化率为k1，等交流端口AC1、AC2间的有功功率线性下降至0时，断开联络开关S1、S2，实现三端口的解环，并且柔性控制器退出运行；

当柔性控制器从三端口互联状态解环一侧交流端口，变为交流端口AC1、直流端口DC互联状态；在解环操作前首先需要将待解环的交流端口AC2切换为P-Q控制，另一交流端口AC1切换为U_dc-Q控制；首先控制交流端口AC2的有功参考值为0，并限制参考值变化率为k1，等AC2端口功率线性下降至0时，断开联络开关S2实现交流端口AC2的解环；在AC1、DC互联状态下，若要进一步实现AC1、DC解环，使柔性控制器退出运行，则先控制DC侧的有功参考值为0，并限制参考值变化率为k2，等端口AC1、DC间的有功功率线性下降至0时，断开联络开关S1、S3，实现三端口的解环，并且柔性控制器退出运行；

当柔性控制器从三端口互联状态解环一侧交流端口，变为交流端口AC2、直流端口DC互联状态时，控制方法与当柔性控制器从三端口互联状态解环一侧交流端口，变为交流端口AC1、直流端口DC互联状态的控制方法同理。