[发明专利]基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法

说明书

本发明为一种基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法，系统包括主网、固态变压器及交直流微电网，固态变压器为低压级、隔离级、中压级的三级式结构；控制方法由低压级、隔离级、中压级控制策略以及预同步控制策略组成；低压级关联了代表交直流微电网功率状态的低压交流频率与低压直流电压，无通讯地实现了交直流微电网之间的功率协调；隔离级与中压级使得中压级交流频率与低压直流电压建立联系，实现了可再生能源依据自身状态与中压交流母线交互功率；预同步控制策略使得各个模式无缝切换。本发明在无通讯与不切换控制策略的前提下，实现各个模式的稳定运行和无缝切换，提高了系统可靠性，提升了可再生能源消纳水平。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法。

背景技术

大规模利用可再生能源发电是实现“碳中和、碳达峰”目标的必然选择之一，随着分布式可再生能源、分布式储能等元件大量接入电网，未来配电系统将发展为配电网与微电网相辅相成并互联多个电压等级的交直流混合配电系统。固态变压器具备多个电压等级的交直流端口，可用于构建交直流混合配电系统，减少电能变换环节，支撑分布式可再生能源的灵活接入。通过多个固态变压器互联，还可实现更大范围内电能的互济互助，充分消纳可再生能源。但可再生能源与负载具有很强的随机性，基于固态变压器的交直流混合配电系统网络结构复杂，具有多个工作模式，因此，如何经济可靠地实现基于固态变压器的交直流混合配电系统的功率协调以及各个模式间的无缝切换，是当前亟需解决的问题。

现有公开号为CN104852406B公开了一种“基于电力电子变压器的混合微网系统及功率控制方法”该方法针对基于电力电子变压器的混合微网系统设计了两种运行模式，并分别设计了控制策略，但这种控制方法没有考虑两种模式间的切换方法，不能实现模式间的无缝切换，降低了供电可靠性。此外，公开号为CN108258694B公开了一种“基于电力电子变压器的交直流微网协调控制方法”，该方法根据微电网中可再生能源与负载的相对大小和SOC的状态将微电网分为负载型和电源型，固态变压器根据微电网类型控制交直流微网功率流向与大小，但这种控制方法在运行中需要获取可再生能源与负载的功率，对通讯要求较高，增加了建设成本，并且系统对通讯的依赖同样不利于系统可靠运行。

综上所述，上述方案由于在运行中依赖通讯，或在不同运行模式下采用了不同的控制策略，因此建设成本高、系统可靠性低，不利于可再生能源的大规模消纳。为此，针对基于固态变压器的交直流混合配电系统设计了一种在运行中不依赖通讯且不需切换控制策略的功率协调控制方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法。本发明方法中，系统在不依赖于通讯和不改变控制策略的前提下实现各个模式的稳定运行和各个模式间的无缝切换，提高了系统供电可靠性进而提升了可再生能源消纳水平。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法：

基于固态变压器的交直流混合配电系统包括主网、若干个固态变压器以及多个交直流微电网，其中，固态变压器为三级式结构，分别为低压级、隔离级和中压级；固态变压器低压级构建了低压交直流母线并连接多个交直流微电网，固态变压器隔离级将低压级和中压级互联，各固态变压器中压级与主网相连，主网与固态变压器中压级连接处设置有断路器，依据各个断路器的通断状态，系统分为有源互联模式、无源互联模式和固态变压器孤岛模式三种工作模式；系统依据模式切换条件判断是否进行模式切换，若需要进行模式切换则按照预设模式切换步骤完成各模式间切换；