【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高品質供電，更具體的說，本專利技術涉及一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備及其控制方法。
技術介紹
1、隨著分布式電源的大規模接入、用電負荷的多元化增長，以及直流負荷比例的不斷增加，傳統配電網的結構和運行方式面臨著巨大挑戰。這些變化對電網的穩定性、可靠性以及電能質量提出了更高的要求。具體來說，分布式電源的接入改變了電力流動的路徑，增加了配電系統的復雜性；多元化的用電負荷導致電力需求波動更加頻繁且不可預測；直流負荷比例的上升則引入了新的技術要求和控制難題。這些因素對傳統的配電網系統提出了嚴峻考驗，促使電網亟需通過技術革新來應對新的挑戰。
2、在這種背景下，利用全控型電力電子器件對配電網進行柔性互聯改造成為了提升電網可控性和適應性的關鍵手段。全控型電力電子器件的引入可以為配電網提供更高的靈活性，通過對電能的精確控制，改善電網運行中的不確定性。柔性互聯技術不僅可以提高系統的可靠性和安全性，還可以促進分布式電源的消納，同時滿足高質量的供電需求。這為未來向智能配電網的演變奠定了基礎，使得電網可以更高效、更靈活地應對電力需求和供應的多樣化變化。
3、其中，并網變流器作為配電網柔性互聯的重要設備，在配網中起著核心作用。并網變流器通過跟網控制技術，可以對臺區間的無功、負序和諧波等電能質量問題進行綜合治理，有效提升臺區的電能質量。同時，變流器還能夠實現對臺區間有功功率和無功功率的解耦控制，實現臺區間功率傳輸的連續和精確調節，從而優化電網中的潮流分布，提升系統的整體效率。然而，隨著電網中新能源滲透率和電力電子設
4、隨著系統中同步發電機比例的減少，電網逐漸向變流器主導型系統轉變。這一變化帶來了系統運行模式的深刻改變，尤其表現在系統慣性的顯著減小和公共耦合點(po?int?of?common?coup?l?i?ng，pcc)短路比的大幅下降。這些因素使得電網表現出明顯的弱電網特性，傳統的同步機主導模式下的穩定性和慣性支撐機制在這種新環境下逐漸失效。弱電網的出現加劇了并網變流器在與電網交互時的諧振和失穩風險，尤其是在新能源發電高滲透率的條件下，這種不穩定性進一步加劇，導致新能源發電系統的事故頻發。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備及其控制方法，能夠根據臺區電網強弱條件，在跟網控制模態和構網控制模態間靈活自適應切換，并增強弱電網條件下的適應性，確保負荷高質量供電和臺區高效穩定運行。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其改進之處在于，包括ac/dc雙向變流器、dc/dc雙向變流器、第一臺區、第二臺區、第一電網、第二電網以及儲能裝置；
3、所述ac/dc雙向變流器包括第一ac/dc雙向變流器和第二ac/dc雙向變流器；所述第一電網接入所述第一臺區的輸入端，第二電網接入所述第二臺區的輸入端，所述第一ac/dc雙向變流器的直流側與第二ac/dc雙向變流器的直流側連接，形成背靠背的結構，所述第一臺區的輸出端與所述第一ac/dc雙向變流器的交流端連接，所述第二臺區的輸出端與所述第二ac/dc雙向變流器的交流端，所述dc/dc雙向變流器一側與所述第一ac/dc雙向變流器和第二ac/dc雙向變流器的直流側連接，所述dc/dc雙向變流器的另一側與所述儲能裝置連接。
4、在上述結構中，所述第一臺區包括第一配電變壓器和第一負載，所述第一配電變壓器和第一負載，所述第二臺區包括第二配電變壓器和第二負載，所述第二配電變壓器和第二負載；所述第一ac/dc雙向變流器的交流側和所述第一負載并聯后與所述第一配電變壓器二次側連接，所述第二ac/dc雙向變流器的交流側和所述第二負載并聯后與所述第二配電變壓器連接。
5、在上述結構中，所述第一ac/dc雙向變流器或第二ac/dc雙向變流器既可以處于跟網控制模態也可以處于構網控制模態。
6、在上述結構中，所述ac/dc雙向變流器處于跟網控制模態時，所述ac/dc雙向變流器內部控制結構包括：采樣模塊、鎖相環模塊、外環的功率控制模塊、內環的電流控制模塊以及脈寬調制信號發生器；
7、所述采樣模塊，用于在每個開關周期更新一次，采集所述ac/dc雙向變流器的功率電壓、電流、交流電壓幅值以及相角數據；
8、所述鎖相環模塊，用于通過跟蹤所述ac/dc雙向變流器的交流母線電壓，獲取交流電壓幅值及相角；
9、所述外環的功率控制模塊，用于根據有功功率和無功功率輸出電流控制給定信號；
10、所述內環的電流控制模塊，用于將所述電流控制給定信號與實際電流值作差，所述差值通過比例積分控制器調節后生成電壓給定信號，所述電壓給定信號經坐標變換后生成三相靜止坐標系下變流器的調制信號；
11、所述脈寬調制信號發生器，用于將所述三相靜止坐標系下變流器的調制信號生成觸發信號，所述觸發信號控制絕緣柵雙極型晶體管的通斷時間，從而將所述ac/dc雙向變流器的輸出電壓控制在預設的閾值范圍內。
12、在上述結構中，所述ac/dc雙向變流器處于構網控制模態時，所述ac/dc雙向變流器內部控制結構包括：第二采樣模塊、外環的虛擬同步機控制模塊、內環的電壓控制模塊、內環的電流控制模塊、脈寬調制信號發生器；
13、所述第二采樣模塊，用于在每個開關周期更新一次，采集所述ac/dc雙向變流器的功率電壓、電流、交流電壓幅值以及相角數據；
14、所述外環的虛擬同步機控制模塊，用于對所述ac/dc雙向變流器的功率進行調節，輸出電壓幅值給定信號及電壓相位給定信號；
15、所述內環的電壓控制模塊，用于將所述電壓幅值給定信號、電壓相位給定信號通過比例積分控制器調節，得到內環的電流控制給定信號；
16、所述第二內環的電流控制模塊，用于將所述內環的電流控制給定信號轉換為所述ac/dc雙向變流器的調制信號；
17、所述第二脈寬調制信號發生器，用于將所述ac/dc雙向變流器的調制信號生成觸發信號，所述觸發信號控制絕緣柵雙極型晶體管的通斷時間，從而將所述ac/dc雙向變流器的輸出電壓控制在預設的閾值范圍內。
18、本專利技術還公開了一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備的控制方法，其改進之處在于，所述方法包括以下步驟：
19、所述第一ac/dc雙向變流器和第二ac/dc雙向變流器通過基波阻抗辨識并網點短路比，判斷所處電網的強弱，并自適應選擇運行模式；
20、當檢測到第一臺區和第二配電變壓器二次側并網點短路比處于正常范圍內，即第一臺區和第二臺區均處于強電網條件下時，第一ac/dc雙向變流器、第二ac/dc雙向變流器均運行于跟網控制模態；
21、在跟網控制模態下，所述變流器通過調節電能質量，對第一臺區或第二臺區中的負序電流、無功功率、諧波等進行綜合治理，并由電網對負載進行供電；
22、當檢測到第本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，包括AC/DC雙向變流器、DC/DC雙向變流器、第一臺區、第二臺區、第一電網、第二電網以及儲能裝置；
2.根據權利要求1所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述第一臺區包括第一配電變壓器和第一負載，所述第一配電變壓器和第一負載，所述第二臺區包括第二配電變壓器和第二負載，所述第二配電變壓器和第二負載；所述第一AC/DC雙向變流器的交流側和所述第一負載并聯后與所述第一配電變壓器二次側連接，所述第二AC/DC雙向變流器的交流側和所述第二負載并聯后與所述第二配電變壓器連接。
3.根據權利要求1所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述第一AC/DC雙向變流器或第二AC/DC雙向變流器既可以處于跟網控制模態也可以處于構網控制模態。
4.根據權利要求3所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述AC/DC雙向變流器處于跟網控制模態時，所述AC/DC雙向變流器內部控制結構包括：采樣模塊、鎖相環模塊、外環的功率控制模塊、內環的電流控制模塊以及脈寬調制信號
5.根據權利要求3所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述AC/DC雙向變流器處于構網控制模態時，所述AC/DC雙向變流器內部控制結構包括：第二采樣模塊、外環的虛擬同步機控制模塊、內環的電壓控制模塊、內環的電流控制模塊、脈寬調制信號發生器；
6.一種根據權利要求1至5任一所述具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備的控制方法，其特征在于，所述并網點短路比為第一臺區或第二臺區的短路比是交流系統的實時短路容量與所接入裝備容量的比值，當第一臺區或第二臺區的短路比大于等于預設的閾值時，所述臺區處于強電網條件，當第一臺區或第二臺區的短路比小于預設的閾值時，所述臺區處于弱電網條件。
8.根據權利要求6所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備的控制方法，其特征在于，當所述第一臺區和第二臺區電網均呈現弱電網或極弱電網特性時，若第一配電變壓器二次側并網點短路比較小，則第一AC/DC雙向變流器自動切換為構網控制模態，第二AC/DC雙向變流器維持跟網控制模態；若第二配電變壓器二次側并網點短路比較小，則第二AC/DC雙向變流器自動切換為構網控制模態，第一AC/DC雙向變流器維持跟網控制模態。
9.根據權利要求6所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備的控制方法，其特征在于，所述儲能裝置作為備用電源，在負荷低谷時從臺區間汲取電能，在負荷高峰時釋放電能，以減少臺區間的負荷峰谷差，優化負荷曲線。
...【技術特征摘要】
1.一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，包括ac/dc雙向變流器、dc/dc雙向變流器、第一臺區、第二臺區、第一電網、第二電網以及儲能裝置；
2.根據權利要求1所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述第一臺區包括第一配電變壓器和第一負載，所述第一配電變壓器和第一負載，所述第二臺區包括第二配電變壓器和第二負載，所述第二配電變壓器和第二負載；所述第一ac/dc雙向變流器的交流側和所述第一負載并聯后與所述第一配電變壓器二次側連接，所述第二ac/dc雙向變流器的交流側和所述第二負載并聯后與所述第二配電變壓器連接。
3.根據權利要求1所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述第一ac/dc雙向變流器或第二ac/dc雙向變流器既可以處于跟網控制模態也可以處于構網控制模態。
4.根據權利要求3所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述ac/dc雙向變流器處于跟網控制模態時，所述ac/dc雙向變流器內部控制結構包括：采樣模塊、鎖相環模塊、外環的功率控制模塊、內環的電流控制模塊以及脈寬調制信號發生器；
5.根據權利要求3所述的一種具備跟-構網雙模態的柔性互聯裝備，其特征在于，所述ac/dc雙向變流器處于構網控制模態時，所述ac/dc雙向變流器內部控制結構包括：第二采樣模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李勇，林錦杰，劉森澳，胡斯佳，劉嘉彥，孫國鑫，盛萬興，劉科研，朱吉然，張帝，唐海國，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：
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