CN110061529B - 柔性多状态开关的平滑切换控制方法 - Google Patents

柔性多状态开关的平滑切换控制方法 Download PDF

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CN110061529B CN201910318575.0A CN201910318575A CN110061529B CN 110061529 B CN110061529 B CN 110061529B CN 201910318575 A CN201910318575 A CN 201910318575A CN 110061529 B CN110061529 B CN 110061529B
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Abstract

本发明公开了一种柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其柔性多状态开关的端口数不小于3；各端口的工作模式包括UdcQ模式、PQ模式和VF模式；正常工作时，一个端口工作在UdcQ模式，其它各端口均工作在PQ模式；在任一端口馈线故障时，发生馈线故障的端口切换到VF模式，为故障失电区的重要负荷进行供电；其特征是：平滑切换控制方法包括直流电压协调控制、工作模式平滑切换控制和相位平滑控制，柔性多状态开关的各端口均采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器实现相应的工作模式，UdcQ端口根据所有端口的可调容量进行选取。本发明在提升协调控制效果的同时实现柔性多状态开关的平滑切换控制。

Description

柔性多状态开关的平滑切换控制方法
技术领域
本发明涉及柔性配电设备控制技术领域，尤其涉及一种柔性多状态开关的平滑切换控制方法。
背景技术
近年来，基于电力电子技术的柔性配电装备发展迅速，其中柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)具备灵活的潮流调节能力，可有效优化配电网潮流，控制方式多样且响应速度快，在提高分布式电源消纳水平、平衡馈线负荷、快速恢复供电等方面具有巨大的潜力。
对于多端口FMSS，为了发挥FMSS精确潮流控制及快速供电恢复的优势，需要对各端口变流器进行协调控制。FMSS正常工作时，通常其中一个端口工作于恒直流电压与无功模式模式，即UdcQ模式，其它端口工作于恒功率模式，即PQ模式；当PQ端口馈线故障时，需要切换到恒压恒频模式，即VF模式，从而为故障失电区的重要负荷进行供电，并且在馈线恢复正常后重新切换到初始工作模式；当UdcQ端口馈线故障时，需要将其它端口中的一个端口切换到UdcQ模式，并将馈线故障的UdcQ端口切换到VF模式。端口的不同工作模式之间相互切换不可避免地存在暂态调整过程，传统的双闭环控制策略应用在FMSS上无法有效抑制模式切换过程中电流的冲击以及直流侧和交流侧电压的波动、无法保证系统运行的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种柔性多状态开关的平滑切换控制方法，在提升协调控制效果的同时实现模式的平滑切换。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法，所述柔性多状态开关的端口数不小于3；各端口的工作模式包括并网运行下的恒直流电压与无功模式即UdcQ模式，并网运行下的恒功率模式即PQ模式，以及离网运行下的恒压恒频模式即VF模式；所述柔性多状态开关在正常工作时，一个端口工作在UdcQ模式，其它各端口均工作在PQ模式；在任一端口馈线故障时，将发生馈线故障的端口切换到VF模式，为故障失电区的重要负荷进行供电；其特点是：所述平滑切换控制方法包括直流电压协调控制、工作模式平滑切换控制和并离网相位平滑控制，UdcQ端口是根据所有端口的可调容量进行选取，各工作模式均采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，同一端口的不同工作模式具有各自相应的外环控制器，且共用同一电流内环；所述电流内环采用基于前馈解耦的控制结构，所述电流内环的控制方程如式(1)：
Figure BDA0002033932920000021
其中：
sd和sq分别为端口变流器开关函数的d轴分量和q轴分量；
Udc为柔性多状态开关的直流母线电压；
kiP和kiI分别为电流内环PI调节器的比例和积分系数；
idref和iqref分别为电流内环d轴参考值和q轴参考值；
id和iq分别为交流侧输出电流的d轴分量和q轴分量；
ω为交流侧电压角频率；L为交流侧输出滤波电感；
Ud和Uq分别为交流侧电压的d轴分量和q轴分量。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，各不同工作模式下的外环控制器的控制方程分别为：
所述PQ模式外环控制器的控制方程如式(2)：
Figure BDA0002033932920000022
其中：
idpre-P和iqpre-Q分别为PQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-P和Δiq-Q分别为PQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Pref和Qref分别为PQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
P和Q分别为端口输出的有功功率和无功功率；
kP-PQ和kI-PQ分别为PQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(2)计算获得PQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref；
所述VF模式外环控制器的控制方程如式(3)：
Figure BDA0002033932920000031
其中：
idpre-Ud和iqpre-Uq分别为VF模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-Ud和Δiq-Uq分别为VF模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Udref和Uqref分别为VF模式下端口交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量；
Pload和Qload分别为VF模式下配电优化后得到的重要负荷的有功功率和无功功率；
kP-VF和kI-VF分别为VF模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(3)计算获得VF模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref；
所述UdcQ模式的外环控制方程如式(4)：
Figure BDA0002033932920000032
其中：
idpre-UQ和iqpre-UQ分别为UdcQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-UQ和Δiq-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Psigma和Qref-UQ分别为UdcQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
Udcref为UdcQ端口的直流电压参考值；
kP-UQ和kI-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(4)计算获得UdcQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，所述端口的可调容量定义为：端口额定容量与视在功率之差，选取所有端口中可调容量最大的端口为UdcQ端口，选择条件如式(5)：
Figure BDA0002033932920000033
其中：
N为柔性多状态开关端口总数，N不小于3；
β为所选取的UdcQ端口的编号，β在1到N之间取值；
Sα为α端口的视在功率；Sαmax为α端口的额定容量；
Sαadj和Sβadj分别为α端口和β端口的可调容量。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，所述直流电压协调控制方法为：
实时监测UdcQ端口的运行状态，当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud低于设定电压值，且UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量id大于设定电流值，判断为UdcQ端口馈线发生严重故障、且UdcQ端口已失去直流电压控制能力，随即选择另一端口切换为UdcQ模式，同时闭锁原UdcQ端口；在接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，将原UdcQ端口切换为VF模式；
当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud，以及UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量均处在设定范围内，判断为馈线运行正常或故障较轻；当接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，则选择另一端口切换为UdcQ模式，同时将原UdcQ端口切换为VF模式；否则维持原状态不变。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，所述工作模式平滑切换控制方法为：
初始时刻：端口A运行于工作模式I，在工作模式I中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”、外环PI调节器投入运行；工作模式I的外环控制器输出为PI调节器与稳态逆模型输出之和；此时的工作模式II中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，外环PI调节器不运行，工作模式II的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；电流内环参考值是由工作模式I的外环控制器所提供。
当需要切换到工作模式II时，设置工作模式I中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，使工作模式I的外环PI调节器停止运行，工作模式I的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；同时，设置工作模式II中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”，使工作模式II的外环PI调节器投入运行，工作模式II的外环控制器输出为PI调节器和稳态逆模型输出之和；电流内环参考值是由工作模式II的外环控制器所提供，实现端口A从工作模式I向工作模式II的平滑切换。
本发明柔性多状态开关的平滑切换控制方法的特点也在于，所述并离网相位平滑控制是按如下方式进行：
在任一端口并网运行时，由选择开关选通锁相通道，设置预同步PI调节器的使能信号为0，输出相位θo由锁相环获得，即θo＝θg，θg为锁相环输出的电网相位；
当任一端口需要从并网运行转换为离网运行时，由选择开关选通相位生成通道，输出相位θo按式(6)在离网瞬间相角的基础上以额定角频率ωref继续增加，以保证输出相位的连续平滑；
θo＝ωref+θoz-1 (6)
当任一端口需要从离网运行转换为并网运行时，将预同步PI调节器使能信号置1，按式(7)获得输出相位θo进行预同步，使输出相位θo逐渐靠近电网相位θg；当输出相位θo与电网相位θg之差小于设定值时预同步结束，由选择开关选通锁相通道、将预同步PI调节器使能信号置0，完成相位的并网预同步；
Figure BDA0002033932920000051
其中：kθP和kθI分别为预同步调节器的比例和积分系数。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器实现相应的工作模式，在提高各工作模式响应速度的同时，使得UdcQ端口具备主动功率平衡能力，提升了协调控制效果。
2、本发明通过定义端口可调容量和进行端口的协调控制，保证切换过程中直流电压的平稳过渡；通过采用基于改进控制结构的工作模式平滑切换控制，解决了模式切换时传统双闭环控制控制器状态与稳态输出不匹配的现象，使端口在不同模式之间相互切换时产生的振荡和超调得以抑制；通过对端口交流侧电压进行相位平滑控制，确保端口并离网状态转换时交流侧电压相位的连续平滑，实现了柔性多状态开关的平滑切换控制。
附图说明
图1是本发明整体控制结构图；
图2是本发明直流电压协调控制原理图；
图3是本发明相位平滑控制结构图。
具体实施方式
本实施例中柔性多状态开关的平滑切换控制方法是：
其柔性多状态开关的端口数不小于3；各端口的工作模式包括并网运行下的恒直流电压与无功模式即UdcQ模式，并网运行下的恒功率模式即PQ模式，以及离网运行下的恒压恒频模式即VF模式；柔性多状态开关在正常工作时，一个端口工作在UdcQ模式，其它各端口均工作在PQ模式；在任一端口馈线故障时，将发生馈线故障的端口切换到VF模式，为故障失电区的重要负荷进行供电。
平滑切换控制方法包括直流电压协调控制、工作模式平滑切换控制和并离网相位平滑控制，UdcQ端口是根据所有端口的可调容量进行选取，各工作模式均采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器。
具体实施中，同一端口的不同工作模式具有各自相应的外环控制器，且共用同一电流内环，整体控制结构如图1所示，图1中PWM为脉宽调制模块；电流内环采用基于前馈解耦的控制结构，电流内环的控制方程如式(1)：
Figure BDA0002033932920000061
其中：
s为拉普拉斯变换算子；
sd和sq分别为端口变流器开关函数的d轴分量和q轴分量；
Udc为柔性多状态开关的直流母线电压；
kiP和kiI分别为电流内环PI调节器的比例和积分系数；
idref和iqref分别为电流内环d轴参考值和q轴参考值；
id和iq分别为交流侧输出电流的d轴分量和q轴分量；
ω为交流侧电压角频率；L为交流侧输出滤波电感；
Ud和Uq分别为交流侧电压的d轴分量和q轴分量。
具体实施中，各不同工作模式下的外环控制器的控制方程分别为：
其PQ模式外环控制器的控制方程如式(2)：
Figure BDA0002033932920000062
其中：
idpre-P和iqpre-Q分别为PQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-P和Δiq-Q分别为PQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Pref和Qref分别为PQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
P和Q分别为端口输出的有功功率和无功功率；
kP-PQ和kI-PQ分别为PQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(2)计算获得PQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref。
其VF模式外环控制器的控制方程如式(3)：
Figure BDA0002033932920000071
其中：
idpre-Ud和iqpre-Uq分别为VF模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-Ud和Δiq-Uq分别为VF模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Udref和Uqref分别为VF模式下端口交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量；
Pload和Qload分别为VF模式下配电优化后得到的重要负荷的有功功率和无功功率；
kP-VF和kI-VF分别为VF模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(3)计算获得VF模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref。
其UdcQ模式的外环控制方程如式(4)：
Figure BDA0002033932920000072
其中：
idpre-UQ和iqpre-UQ分别为UdcQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-UQ和Δiq-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Psigma和Qref-UQ分别为UdcQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
Udcref为UdcQ端口的直流电压参考值；
kP-UQ和kI-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(4)计算获得UdcQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref。
UdcQ端口需要维持整个系统的功率平衡，传统的双闭环策略被动地根据直流电压的偏差进行功率调节，有一定的滞后性。本实施例中采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器后，UdcQ端口具备主动功率平衡能力，在其它端口输出功率变化时，能够主动调节输出功率以维持功率平衡，从而抑制柔性多状态开关的直流电压的波动，提升协调控制效果。
在进行UdcQ端口的选取时，除了考虑端口的容量，还需要结合端口的实际运行状态，使UdcQ端口具有最大的功率调节范围，因此端口的可调容量定义为：端口额定容量与视在功率之差，选取所有端口中可调容量最大的端口为UdcQ端口，选择条件如式(5)：
Figure BDA0002033932920000081
其中：
N为柔性多状态开关端口总数，N不小于3；
β为所选取的UdcQ端口的编号，β在1到N之间取值；
Sα为α端口的视在功率；Sαmax为α端口的额定容量；
Sαadj和Sβadj分别为α端口和β端口的可调容量。
具体实施中，相应的控制方法包括：
直流电压协调控制方法：如图2所示，实时监测UdcQ端口的运行状态；
当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud低于设定电压值，且UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量id大于设定电流值，判断为UdcQ端口馈线发生严重故障、且UdcQ端口已失去直流电压控制能力，随即选择另一端口切换为UdcQ模式，同时闭锁原UdcQ端口；在接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，将原UdcQ端口切换为VF模式；
当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud，以及UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量均处在设定范围内，判断为馈线运行正常或故障较轻；当接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，表明其存在有故障，且故障较轻，因此则选择另一端口切换为UdcQ模式，同时将原UdcQ端口切换为VF模式；否则维持原状态不变，是指若是没有接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息，则为运行正常，维持原状态不变。本实施例中在UdcQ端口馈线发生故障时，对柔性多状态开关的各个端口进行协调控制，从而维持直流电压的稳定，提高系统的可靠性。
设定电压值通常可以选择为正常运行时交流侧电压d轴分量的最小值Umin，设定电流值通常可以选择为正常运行时交流侧输出电流的d轴分量的最大值imax。
工作模式平滑切换控制方法：初始时刻：端口A运行于工作模式I，在工作模式I中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”、外环PI调节器投入运行；工作模式I的外环控制器输出为PI调节器与稳态逆模型输出之和；此时的工作模式II中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，外环PI调节器不运行，工作模式II的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；同时由选择开关选通工作模式I输出通道，电流内环参考值，包括电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref是由工作模式I的外环控制器所提供。
当需要切换到工作模式II时，设置工作模式I中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，使工作模式I的外环PI调节器停止运行，工作模式I的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；同时，设置工作模式II中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”，使工作模式II的外环PI调节器投入运行，工作模式II的外环控制器输出为PI调节器和稳态逆模型输出之和；由选择开关选通工作模式II输出通道，电流内环参考值，包括电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref是由工作模式II的外环控制器所提供，忽略端口及线路的损耗，则工作模式II的稳态逆模型输出与切换后工作模式II的外环控制器的稳态值相等，且切换后工作模式II的外环PI调节器稳态输出为零，保证了模式切换前后工作模式II的外环控制器输出的匹配，从而缩短动态调节时间、减少超调量，实现端口A从工作模式I向工作模式II的平滑切换。
并离网相位平滑控制是按如下方式进行：
如图3所示，图3中ua、ub、uc为三相电网电压，PLL为锁相环，mod为取余运算模块，在任一端口并网运行时，由选择开关选通锁相通道，设置预同步PI调节器的使能信号为0，输出相位θo由锁相环获得，即θo＝θg，θg为锁相环输出的电网相位。
当任一端口需要从并网运行转换为离网运行时，由选择开关选通相位生成通道，输出相位θo按式(6)在离网瞬间相角的基础上以额定角频率ωref继续增加，以保证输出相位的连续平滑；
θo＝ωref+θoz-1 (6)
其中：z为Z变换算子。
当任一端口需要从离网运行转换为并网运行时，将预同步PI调节器使能信号置1，按式(7)获得输出相位θo进行预同步，使输出相位θo逐渐靠近电网相位θg；当输出相位θo与电网相位θg之差小于设定值时预同步结束，由选择开关选通锁相通道、将预同步PI调节器使能信号置0，完成相位的并网预同步，从而抑制端口并网时由相位差引起的冲击；
Figure BDA0002033932920000091
其中：kθP和kθI分别为预同步调节器的比例和积分系数。

Claims (6)

1.一种柔性多状态开关的平滑切换控制方法；所述柔性多状态开关的端口数不小于3；各端口的工作模式包括并网运行下的恒直流电压与无功模式即UdcQ模式，并网运行下的恒功率模式即PQ模式，以及离网运行下的恒压恒频模式即VF模式；所述柔性多状态开关在正常工作时，一个端口工作在UdcQ模式，其它各端口均工作在PQ模式；在任一端口馈线故障时，将发生馈线故障的端口切换到VF模式，为故障失电区的重要负荷进行供电；其特征是：所述平滑切换控制方法包括直流电压协调控制、工作模式平滑切换控制和并离网相位平滑控制，UdcQ端口是根据所有端口的可调容量进行选取，各工作模式均采用PI调节器和稳态逆模型相结合的外环控制器；
所述直流电压协调控制的方法为：
实时监测UdcQ端口的运行状态，当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud低于设定电压值，且UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量id大于设定电流值，判断为UdcQ端口馈线发生严重故障、且UdcQ端口已失去直流电压控制能力，随即选择另一端口切换为UdcQ模式，同时闭锁原UdcQ端口；在接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，将原UdcQ端口切换为VF模式；
当UdcQ端口的交流侧电压d轴分量Ud，以及UdcQ端口的交流侧输出电流d轴分量均处在设定范围内，判断为馈线运行正常或故障较轻；当接收到故障检测、隔离及次要负荷切除的完成信息时，则选择另一端口切换为UdcQ模式，同时将原UdcQ端口切换为VF模式；否则维持原状态不变。
2.根据权利要求1所述的柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其特征是：
同一端口的不同工作模式具有各自相应的外环控制器，且共用同一电流内环；所述电流内环采用基于前馈解耦的控制结构，所述电流内环的控制方程如式(1)：
Figure FDA0003865771030000011
其中：
sd和sq分别为端口变流器开关函数的d轴分量和q轴分量；
Udc为柔性多状态开关的直流母线电压；
kiP和kiI分别为电流内环PI调节器的比例和积分系数；
idref和iqref分别为电流内环d轴参考值和q轴参考值；
id和iq分别为交流侧输出电流的d轴分量和q轴分量；
ω为交流侧电压角频率；L为交流侧输出滤波电感；
Ud和Uq分别为交流侧电压的d轴分量和q轴分量。
3.根据权利要求1所述的柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其特征是：各不同工作模式下的外环控制器的控制方程分别为：
所述PQ模式的外环控制器的控制方程如式(2)：
Figure FDA0003865771030000021
其中：
Ud和Uq分别为交流侧电压的d轴分量和q轴分量；
idpre-P和iqpre-Q分别为PQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-P和Δiq-Q分别为PQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Pref和Qref分别为PQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
P和Q分别为端口输出的有功功率和无功功率；
kP-PQ和kI-PQ分别为PQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(2)计算获得PQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref；
所述VF模式的外环控制器的控制方程如式(3)：
Figure FDA0003865771030000022
其中：
idpre-Ud和iqpre-Uq分别为VF模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-Ud和Δiq-Uq分别为VF模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Udref和Uqref分别为VF模式下端口交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量；
Pload和Qload分别为VF模式下配电优化后得到的重要负荷的有功功率和无功功率；
kP-VF和kI-VF分别为VF模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(3)计算获得VF模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref；
所述UdcQ模式的外环控制方程如式(4)：
Figure FDA0003865771030000031
其中：
idpre-UQ和iqpre-UQ分别为UdcQ模式下稳态逆模型输出的电流预估值的d轴分量和q轴分量；
Δid-UQ和Δiq-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器输出的电流修正量的d轴分量和q轴分量；
Psigma和Qref-UQ分别为UdcQ模式下端口输出的有功参考值和无功参考值；
Udcref为UdcQ端口的直流电压参考值；
kP-UQ和kI-UQ分别为UdcQ模式下外环PI调节器的比例和积分系数；
利用式(4)计算获得UdcQ模式下的电流内环d轴参考值idref和q轴参考值iqref。
4.根据权利要求1所述的柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其特征是：
所述端口的可调容量定义为：端口额定容量与视在功率之差，选取所有端口中可调容量最大的端口为UdcQ端口，选择条件如式(5)：
Figure FDA0003865771030000032
其中：
N为柔性多状态开关端口总数，N不小于3；
β为所选取的UdcQ端口的编号，β在1到N之间取值；
Sα为α端口的视在功率；Sαmax为α端口的额定容量；
Sαadj和Sβadj分别为α端口和β端口的可调容量。
5.根据权利要求1所述的柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其特征是：
所述工作模式平滑切换控制的方法为：
初始时刻：端口A运行于工作模式I，在工作模式I中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”、外环PI调节器投入运行；工作模式I的外环控制器输出为PI调节器与稳态逆模型输出之和；此时的工作模式II中，端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，外环PI调节器不运行，工作模式II的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；电流内环参考值是由工作模式I的外环控制器所提供；
当需要切换到工作模式II时，设置工作模式I中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“0”，使工作模式I的外环PI调节器停止运行，工作模式I的外环控制器输出仅为稳态逆模型输出；同时，设置工作模式II中的端口A的外环PI调节器的使能信号为“1”，使工作模式II的外环PI调节器投入运行，工作模式II的外环控制器输出为PI调节器和稳态逆模型输出之和；电流内环参考值是由工作模式II的外环控制器所提供，实现端口A从工作模式I向工作模式II的平滑切换。
6.根据权利要求1所述的柔性多状态开关的平滑切换控制方法，其特征是：
所述并离网相位平滑控制是按如下方式进行：
在任一端口并网运行时，由选择开关选通锁相通道，设置预同步PI调节器的使能信号为0，输出相位θo由锁相环获得，即θo＝θg，θg为锁相环输出的电网相位；
当任一端口需要从并网运行转换为离网运行时，由选择开关选通相位生成通道，输出相位θo按式(6)在离网瞬间相角的基础上以额定角频率ωref继续增加，以保证输出相位的连续平滑；
θo＝ωref+θoz-1 (6)
当任一端口需要从离网运行转换为并网运行时，将预同步PI调节器使能信号置1，按式(7)获得输出相位θo进行预同步，使输出相位θo逐渐靠近电网相位θg；当输出相位θo与电网相位θg之差小于设定值时预同步结束，由选择开关选通锁相通道、将预同步PI调节器使能信号置0，完成相位的并网预同步；
Figure FDA0003865771030000041
其中：kθP和kθI分别为预同步调节器的比例和积分系数。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739714B (zh) * 2019-10-23 2023-06-09 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔直换流阀孤岛和联网模式在线平滑切换方法
CN110994688B (zh) * 2019-12-31 2021-09-10 国家电网有限公司 光伏储能并离网协调控制方法及系统
CN111538243B (zh) * 2020-05-13 2022-08-19 合肥工业大学 一种三端口柔性多状态开关的离散滑模控制方法
CN112564096A (zh) * 2020-12-01 2021-03-26 西安交通大学 一种基于b2b-vsc型柔性开关的状态间平滑切换控制方法
CN113315123A (zh) * 2021-05-31 2021-08-27 西安交通大学 一种背靠背柔性合环开关状态切换方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6606300B1 (en) * 1998-02-19 2003-08-12 International Business Machines Corporation Flow control process for a switching system and system for performing the same
CN102723727A (zh) * 2012-04-27 2012-10-10 江苏吉泰科电气股份有限公司 双馈风力发电机并网控制方法
CN102832698A (zh) * 2012-09-05 2012-12-19 南京航空航天大学 适用于微网主从控制的一种新型软件锁相技术
CN103618305A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 南方电网科学研究院有限责任公司 多端柔性直流输电系统使用隔离开关带电接入的方法
CN103928946A (zh) * 2014-05-07 2014-07-16 湖南大学 一种三相双模式逆变器的平滑切换控制方法
CN107968424A (zh) * 2017-12-15 2018-04-27 全球能源互联网研究院有限公司 柔性直流输电分层控制方法
CN108923468A (zh) * 2018-06-26 2018-11-30 全球能源互联网研究院有限公司 一种虚拟同步电机无缝平滑切换方法及系统
CN109193746A (zh) * 2018-10-26 2019-01-11 贵州电网有限责任公司 一种基于直流配电中心的虚拟同步发电机无缝切换方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104485683B (zh) * 2014-12-23 2018-07-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种孤岛转联网方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6606300B1 (en) * 1998-02-19 2003-08-12 International Business Machines Corporation Flow control process for a switching system and system for performing the same
CN102723727A (zh) * 2012-04-27 2012-10-10 江苏吉泰科电气股份有限公司 双馈风力发电机并网控制方法
CN102832698A (zh) * 2012-09-05 2012-12-19 南京航空航天大学 适用于微网主从控制的一种新型软件锁相技术
CN103618305A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 南方电网科学研究院有限责任公司 多端柔性直流输电系统使用隔离开关带电接入的方法
CN103928946A (zh) * 2014-05-07 2014-07-16 湖南大学 一种三相双模式逆变器的平滑切换控制方法
CN107968424A (zh) * 2017-12-15 2018-04-27 全球能源互联网研究院有限公司 柔性直流输电分层控制方法
CN108923468A (zh) * 2018-06-26 2018-11-30 全球能源互联网研究院有限公司 一种虚拟同步电机无缝平滑切换方法及系统
CN109193746A (zh) * 2018-10-26 2019-01-11 贵州电网有限责任公司 一种基于直流配电中心的虚拟同步发电机无缝切换方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The Capacitance Loss Mechanism of Metallized Film Capacitor under Pulsed Discharge Condition;Hua Li et al.;《IEEE》;20111231;第18卷(第6期);第2089-2094页 *
基于DBS的直流微电网能量协调控制策略研究;张国荣 等;《高压电器》;20180316;第54卷(第3期);第162-168页 *
基于同步坐标变换的VSC-HVDC暂态模型及其控制器;陈海荣 等;《电工技术学报》;20070228;第22卷(第2期);第121-126页 *

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