CN112510715A - 一种多端口交流电网柔性互联装置及其控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
发明公开一种适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，包括一个静止同步补偿器以及与之串联的一个多端口柔性互联模块，多端口柔性互联模块由多个共享直流母线的电压源型单相逆变器组成，每个端口与不同的交流电网馈线相联，通过调节串联在馈线上单相逆变器交流侧输出电压的幅值相位，实现馈线之间有功功率的灵活交互，并且馈线上有功、无功功率解耦控制。本发明通过引入多端柔性互联模块，提供多个可控交流端口与多条馈线相联，实现了馈线之间柔性互联，即馈线之间有功功率灵活交互，达到了馈线之间潮流主动控制的效果，可实现多端互联的柔性交流电网，同时为各个馈线提供相应的无功功率。
Description
技术领域
本发明涉及交流电网柔性互联、电力电子技术领域，特别是一种适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口交流电网柔性互联装置及其控制方法和系统。
背景技术
传统交流电网在系统稳定性和可靠性上具备着显著的优势，然而由于控制能力不足，无法有效解决馈线堵塞问题，馈线负荷不均衡问题突出。因此，配网系统实际容量受最先达到容量上限的单条馈线限制，远低于设计容量，严重影响交流电网经济运行。
另一方面，由于全球变暖和化石燃料的枯竭问题，发展风能和太阳能成为了全球共识。作为分布式能源，风能和太阳能具有间歇性、不确定性、波动性等特点，并网时给交流电网在电压控制、暂稳态稳定性、振荡阻尼等方面带来了严峻的技术挑战。
为解决上述问题，通常有三种方案：第一种方案为新建或升级现有馈线，这种方案成本高昂且耗时长久；第二种方案为通过一次设备进行调节，例如通过有载调压器调节电压、通过联络开关动作重构网络实现馈线负荷均衡。然而，有载调压器、馈线开关动作等传统调节方式调节能力受限，响应速度较慢，且调节精度不足，网络重构方式则受开关动作次数及时间、合闸冲击电流、器件寿命的影响；第三种方案为通过柔性交流互联装置(Flexible Alternative Current Interconnector,FACI)提供不同交流馈线的互联端口，实现馈线之间的柔性互联和主动潮流控制。该方案充分利用电力电子装置控制的实时性和快速性，实现相邻网络间的功率调节，从而优化潮流分布，配合电力电子装置的无功调节能力，同时通过电力电子装置控制的快速性，能够进行快速的网架结构重构，提供供电可靠性，从而极大地改善供电质量。
现有柔性交流互联装置主流拓扑主要采用背靠背电压源型逆变器，由多个电压源型逆变器通过共用直流母线形成，能够实现多向的潮流运行与有功功率和无功功率的解耦控制。然而，该拓扑结构采用全功率电压源型逆变器的方式构成，因此具有价格昂贵、损耗高、体积大、故障率高等缺点。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。
一、本发明提供一种适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，所述多端口柔性交流互联装置包括一个静止同步补偿器 (Static SynchronousCompensator,STATCOM)以及与之串联的一个多端口柔性互联模块；
所述静止同步补偿器为中压级电压源型变流器，其具备无功功率双向补偿功能，可以从系统吸收无功，也可以为系统提供无功补偿；
所述多端口柔性互联模块包括多个共享同一公共连接母线且彼此互相并联的第一单相变流器，第一单相变流器的交流输出端口与馈线串联，通过调节串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；以下将串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的交流成分称为串联等效电压。
进一步优选的，上述中的公共连接母线为直流母线，第一单相变流器为电压源型单相逆变器。
进一步优选的，所述中压级电压源型变流器是耐压等级为中压等级的(如 10kV)、三相的、输出电压为双极性的逆变器。
进一步优选的，如图3，所述中压级电压源型变流器的拓扑可以是两电平电压源型逆变器，也可以三电平电压源型逆变器，还可以是其他多电平电压源型逆变器。
进一步优选的，如图1，所述多端口柔性互联模块还可以包括与所述第一单相变流器并联的第二单相变流器；所述中压级电压源型变流器可以与第二单相变流器的交流输出端口相连，也可以与所述多端口柔性互联模块公共连接母线的正极或负极直接相连，通过该两种方式均能够实现静止同步补偿器与多端口柔性互联模块的串联连接；具体的，当多端口柔性互联模块仅包括第一单相变流器时，中压级电压源型变流器与公共连接母线的正极或负极直接相连，能够实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联；当多端口柔性互联模块同时包括第一单相变流器以及第二单相变流器时，中压级电压源型变流器的交流输出端口可以与第二单相变流器的交流输出端口相连，也能够实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联，且此时可以通过调节第二单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现所述多端口柔性互联模块的公共连接母线电压稳定。
进一步优选的，上述中的第一单相变流器和第二单相变流器均为电压源型单相变流器；电压源型单相变流器为额定输出电压相比中压级电压源型变流器低、单相的、输出电压为单极性的变流器。
进一步优选的，组成所述多端口柔性互联模块的单相变流器的拓扑可以是两电平半桥型逆变器，也可以是三电平半桥型逆变器，或者其他可实现功率双向流动的半桥型逆变器。
二、本发明提供一种适用于所述多端口柔性交流互联装置的控制方法，所述控制方法包括线路潮流控制环、静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环；
所述多端口柔性交流互联装置互联了多条馈线时，其中有且仅有一条馈线的有功功率大小由系统有功功率平衡的需求决定，仅需控制该馈线的无功功率大小，该馈线称为定无功功率控制馈线，其他馈线的有功功率和无功功率均需控制，称为潮流控制馈线；
锁相环锁定所述定无功功率控制馈线的节点三相电压，锁相环输出的相角为abc坐标系到dq坐标系的帕克转换矩阵提供角度；下面对各所述三个控制环依次进行描述：
1、所述线路潮流控制环的控制目标为潮流控制馈线的有功功率达到参考值
和无功功率达到参考值
设定线路潮流控制环输出为
所述线路潮流控制环首先根据潮流控制馈线的有功功率参考值和无功功率参考值计算潮流控制馈线电流的d轴分量参考值
和q轴分量参考值
计算方法为解如下方程组：
线路潮流控制环在dq坐标系下进行，利用比例积分控制器进行控制，数学方程为：
2、所述静止同步补偿器控制环的控制目标为定无功功率控制馈线的无功功率达到参考值
和静止同步补偿器三相电容电压之和稳定为参考值
其输出为静止同步补偿器交流输出端口的电压的交流成分的参考值
所述静止同步补偿器控制环由电压控制外环、无功功率控制外环和电流控制内环组成；
所述电压控制外环使用比例积分控制器对静止同步补偿器三相电容电压之和进行控制，输入为静止同步补偿器三相电容电压之和的参考值与瞬时值之差，输出为定无功功率控制馈线电流d轴分量的参考值
数学方程为：
其中，kp1为比例积分控制器比例环节增益系数，ki1为比例积分控制器积分环节增益系数，∑VC,STATCOM为静止同步补偿器三相电容电压之和瞬时值，
为潮流控制馈线的电流d轴分量的参考值之和；
所述无功功率控制外环根据定无功功率控制馈线的无功功率参考值
计算定无功功率控制馈线电流q轴分量参考值
计算公式为：
所述电流控制内环在dq坐标系下进行控制，利用比例积分控制器，对定无功功率控制馈线电流的d轴分量和q轴分量分别控制，数学方程为：
3、所述公共连接母线电压平衡控制环的控制目标为公共连接母线电压稳定为参考值
其输出为公共连接母线平衡参考电压
所述公共连接母线电压平衡控制环的控制在abc坐标系下进行，利用比例积分控制器对abc三相的公共连接母线电压进行控制，数学方程为：
其中，Vlinka,Vlinkb,Vlinkc为三相公共连接母线电压，Ipa,Ipb,Ipc为静止同步补偿器支路三相电流，
为前馈的三相参考电压，kp3为比例积分控制器比例环节增益系数，ki3为比例积分控制器积分环节增益系数；
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中包含与中压级电压源型变流器相连的第二单相变流器，得到线路潮流控制环的输出参考电压
后，第一单相变流器交流输出端口的参考电压为：
其中，
为与定无功功率控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压，
为与第j条潮流控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压，
为按照本发明第三方面所述的任意一种串联等效电压分配方式计算得到的与定无功功率控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压的交流成分，Vcommon,dc为单相变流器交流输出端口输出电压中共有的直流成分参考值，该参考值大于零且小于公共连接母线电压；
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中包含中压级电压源型变流器相连的第二单相变流器，则所述公共连接母线电压平衡控制环中的前馈三相参考电压
等于零，第二单相变流器交流输出端口的参考电压为：
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中包含与静止同步补偿器相连的第二单相变流器，中压级电压源型变流器的交流输出端口的参考电压为：
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中不包含与中压级电压源型变流器相连的第二单相变流器，得到线路潮流控制环的输出参考电压
后，第一单相变流器交流输出端口的参考电压为：
其中，
为与定无功功率控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压，
为与第j条潮流控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压；
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中不包含与静止同步补偿器相连的第二单相变流器，则所述公共连接母线电压平衡控制环中的前馈三相参考电压
为按照本发明第三方面所述的任意一种串联等效电压分配方式计算得到的与定无功功率控制馈线相连的第一单相变流器交流输出端口的参考电压的交流成分；
若所述多端口柔性交流互联装置拓扑中不包含与静止同步补偿器相连的第二单相变流器，静止同步补偿器控制环中的电流控制内环中的前馈项VSMd和VSMq等于零，静止同步补偿器的交流输出端口的参考电压为：
当静止同步补偿器交流输出端口与公共连接母线负极相连时取加号，当静止同步补偿器交流输出端口与公共连接母线正极相连时取减号。
三、本发明提供一种所述多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，所述电压分配方法满足以下基本条件方程：
上述中，假设第1条馈线为定无功功率控制馈线，
为所述多端口柔性交流互联装置在第k条馈线上串联等效电压交流成分的矢量表达式，
为实现第k条馈线上目标潮流时所需串联在第1条馈线和第k条馈线之间的串联等效电压矢量表达式，
为与所述静止同步补偿器相连的所述多端口柔性互联模块中的第二单相变流器交流输出端口电压交流成分的矢量表达式，
为第k条馈线上的交流电流的共轭矢量表达式，
为所述静止同步补偿器支路的交流电流的共轭矢量表达式，n为通过所述多端口柔性交流互联装置互联的馈线数量；
所述适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法为满足所述基本条件方程的任何一组
的解。
进一步优选的，所述适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的一种分配方法是
其特点为简化性。
进一步优选的，如图2，串联等效电压的另一种分配方法是
即
的选取满足
从而能够在拓扑上省去与所述静止同步补偿器连接的第二单相变流器。
进一步优选的，串联等效电压的另一种分配方法是
的选取满足
取到最小值，从而能够使得单相变流器所需输出电压交流成分幅值最小。
进一步优选的，串联等效电压的分配方法还可以是任何一种满足所述基本条件方程的选取方式。
进一步优选的，所述多端口柔性互联模块中的单相变流器交流输出端口电压成分中含有相同大小的直流成分和控制所需的不同交流成分。
进一步优选的，所述单相变流器交流输出端口电压的直流成分可以是公共连接母线电压值的一半，也可以是其他小于公共连接母线电压值且大于零的值。
四、本发明提供一种采用所述多端口柔性交流互联装置的交流电网多馈线柔性互联系统，如图4，所述交流电网多馈线柔性互联系统核心设备为所述多端口柔性交流互联装置，其他组成还可以包括交流馈线、交流负载、储能设备等；
所述多端口柔性交流互联装置安装于多条交流馈线汇集处，交流馈线与多端口柔性交流互联装置相连，交流馈线可以接入交流负载，也可以经升压变压器接入高压系统，还可以经降压变压器接入低压交流系统，低压交流系统可以接入低压交流负载或储能设备或电动汽车快充站等。
进一步优选的，所述交流电网多馈线柔性互联系统可以包含一个所述多端口柔性交流互联装置，如图4；也可以包含多个所述多端口柔性交流互联装置，如图5；当所述交流电网多馈线柔性互联系统包括两个以上的多端口柔性交流互联装置时，所述多端口柔性交流互联装置安装于各自区域中多条交流馈线汇集处，通过多端口柔性交流互联装置之间的互联将多片区域互联，形成更复杂的环状/网状系统拓扑。
五、发明提供一种所述多端口柔性交流互联装置串联在馈线上的电压的过压保护方法，该方法为：通过在所述多端口柔性互联模块中的第一单相变流器的交流输出端口间并联一个保护装置实现，所述保护装置由金属氧化物限压器(Metal-oxideVaristors,MOV)和晶闸管旁路开关并联组成，所述金属氧化物限压器将电压限制在保护水平，所述晶闸管旁路开关通过将第一单相变流器的交流输出端口旁路，实现过压保护；
所述晶闸管旁路开关由反并联晶闸管、阻容回路、静态电阻并联后再与一个饱和电抗器串联构成。
六、本发明提供一种所述多端口柔性交流互联装置的启动方法，所述多端口柔性交流互联装置的启动方法可以由三个阶段构成：
所述第一阶段为不控整流阶段，交流输出端口串联限流电阻后并网，所有开关闭锁，经过二极管构成的整流电路对多端口柔性交流互联装置内电容进行充电；
所述第二阶段为受控整流阶段，所述第一阶段充电结束后，通过将电容轮流切入或切除充电回路但总投入充电回路电容个数一定的方式，将多端口柔性交流互联装置内电容电压充至额定值附近；
所述第三阶段为斜坡升压阶段，所述第二阶段充电结束后，通过给定斜坡上升的参考电压，利用电压控制环将电容电压充电至额定值，所述电压控制环包括本发明第二方面所述的公共连接母线电压平衡控制环和本发明第二方面所述的静止同步补偿器控制环中的电压控制外环。
七、本发明提供一种适用于所述多端口柔性交流互联装置的控制系统，所述多端口柔性交流互联装置的控制系统可以采用集中式控制架构，即线路潮流控制环、静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环都在同一个控制器中实现；也可以采用分布式控制架构，通过多个同一级别的控制器实现控制，同级控制器之间无通讯，例如线路潮流控制环、静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环分别在三个不同的控制器中实现；还可以采用集中式控制和分布式控制相结合的分层式控制架构，通过多个不同级别的控制器实现控制，不同级别控制间有信息通讯，同级别控制器间无通讯，例如线路潮流控制环和串联等效电压分配的计算在一级控制器中实现控制，静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环分别在两个二级控制器中实现控制，并且一级控制器与二级控制之间有控制信息的通讯交互，所述控制器为具备实现控制环能力的硬件设备，如基于数字信号处理芯片的控制器、基于现场可编程逻辑门阵列芯片的控制器。
与现有柔性互联装置相比，本发明具有如下有益效果：
1、现有的静止同步补偿器只具备无功功率补偿功能，不具备多交流馈线互联和馈线主动潮流解耦控制功能，而本发明通过引入多端口柔性互联模块，提供多个交流互联端口，实现多交流馈线互联，并通过调节串联在馈线上的串联等效电压的幅值相位，可实现馈线有功功率和无功功率解耦的主动控制。
2、本发明和现有常用柔性互联装置，即背靠背电压源型变流器相比，不需要通过全功率，采用串联电压源的方式实现主动潮流控制，变流器装置成本低、占地面积小、损耗低、控制速度快。
3、本发明中的多端口柔性互联模块具备模块化的特点，通过增加互联模块中并联的第一单相变流器数量，可快速、经济地实现互联端口的拓展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明所述多端口柔性交流互联装置的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图2为本发明所述多端口柔性交流互联装置省去与静止同步补偿器相连的第二单相变流器的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图3为本发明所述多端口柔性交流互联装置中的中压级电压源型变流器和第二单相变流器的典型拓扑举例示意图；
图4为本发明一种核心设备为所述多端口柔性交流互联装置的交流电网多馈线柔性互联系统；
图5为本发明一种包含多个所述多端口柔性交流互联装置的交流电网多馈线柔性互联系统；
图6为本发明所述多端口柔性交流互联装置串联在馈线上的电压的过压保护方法接线图及保护装置示意图；
图7为实施方案一中多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的双端口柔性交流互联装置的拓扑结构及其实现两条馈线互联的系统示意图；
图8为实施方案一中的多多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的双端口柔性交流互联装置的控制方法框图；
图9为实施方案一中第一种工况的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图；
图10为实施方案一中第二种工况的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图；
图11为实施方案一中第三种工况的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图；
图12为实施方案一中第四种工况的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图；
图13为实施方案二中的多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器且省去与静止同步补偿器相连的半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的双端口柔性交流互联装置的拓扑结构及其实现两条馈线互联的系统示意图；
图14为实施方案二中的多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器且省去与静止同步补偿器相连的半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的双端口柔性交流互联装置的控制方法框图；
图15为实施方案二的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图；
图16为实施方案三中多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的三端口柔性交流互联装置的拓扑结构及其实现三条馈线互联的系统示意图；
图17为实施方案三中的多端口柔性互联模块采用并联两电平半桥型逆变器、静止同步补偿器采用级联全桥拓扑的三端口柔性交流互联装置的控制方法框图；
图18～19为实施方案三的仿真各馈线潮流、装置内各电容电压、各馈线电流波形图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
参照图1～3，本发明提供了一种适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，所述多端口柔性交流互联装置包括静止同步补偿器以及与之串联的多端口柔性互联模块；
静止同步补偿器为中压级电压源型变流器，其具备无功功率双向补偿功能，可以从系统吸收无功，也可以为系统提供无功补偿；
多端口柔性互联模块包括多个共享同一公共连接母线且彼此互相并联的第一单相变流器，第一单相变流器的交流输出端口与馈线串联，通过调节串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；本发明将串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的交流成分定义为串联等效电压。
此外，多端口柔性互联模块还可以包括与所述第一单相变流器并联的第二单相变流器，中压级电压源型变流器与所述第二单相变流器的交流输出端口相连，实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联；通过调节第二单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现所述多端口柔性互联模块的公共连接母线电压稳定。
当多端口柔性互联模块仅包括第一单相变流器时，中压级电压源型变流器与公共连接母线的正极或负极直接相连，能够实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联。
当多端口柔性互联模块同时包括第一单相变流器以及第二单相变流器时，中压级电压源型变流器的交流输出端口可以与第二单相变流器的交流输出端口相连，同样能够实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联。
以下结合具体三种实施例进行具体说明：
一、在第一种实施例中，如图7，本发明使用多端口柔性交流互联装置实现双馈线互联的装置拓扑和系统连接；所述多端口柔性交流互联装置包括一个三相级联全桥拓扑的静止同步补偿器和与之串联的多端口柔性互联模块。该多端口柔性互联模块包含三个共享同一公共连接母线的两电平半桥型逆变器，该三个半桥型逆变器分别与两条交流馈线以及静止同步补偿器一一相连；通过调节串联在馈线上的串联等效电压、与静止同步补偿器串联的半桥型逆变器交流输出端口电压的交流成分、静止同步补偿器的交流输出端口电压的交流成分的幅值相位，一方面实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡，另一方面实现交流馈线上的有功功率和无功功率的主动控制，即实现线路潮流的解耦控制。
对于图7所示的多端口柔性交流互联装置实现的双馈线互联系统，多端口柔性交流互联装置内部能量平衡的表现为公共连接母线的电容电压保持稳定以及静止同步补偿器内的电容电压保持稳定，则要求流入上述电容的有功功率保持为零，即：
其中，第一行的方程表示为流入公共连接母线电容的有功功率为零，第二行的方程表示为流入静止同步补偿器电容的有功功率为零，
表示与馈线1相连的半桥型变流器交流输出端口的电压的交流成分矢量表达式，
表示与馈线2相连的半桥型变流器交流输出端口的电压的交流成分矢量表达式，
表示与静止同步补偿器相连的半桥型变流器交流输出端口的电压的交流成分矢量表达式，
表示静止同步补偿器交流输出端口的电压的交流成分矢量表达式，
表示馈线1电流的共轭矢量表达式，
表示馈线2电流的共轭矢量表达式，
表示静止同步补偿器支路电流的共轭矢量表达式。通过调节
与
的幅值及大小，使得上述方程成立，即实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡。
二、在第二种实施例中，参照图13，使用多端口柔性交流互联装置实现双馈线互联。该实施例中，多端口柔性交流互联装置包括一个三相级联全桥拓扑的静止同步补偿器和与之串联的多端口柔性互联模块。该多端口柔性互联模块包含两个共享同一公共连接母线的两电平半桥型逆变器，该两个半桥型逆变器分别与两条交流馈线一一相连，而静止同步补偿器直接与公共连接母线负极相连。通过调节串联在馈线上的串联等效电压和静止同步补偿器的交流输出端口电压的交流成分的幅值相位，一方面实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡，另一方面实现交流馈线上的有功功率和无功功率的主动控制，即实现线路潮流的解耦控制。
该实施例中，实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡的原理与上述实施例相同，此处不赘述。
三、在第三种实施例中，参照图16，使用多端口柔性交流互联装置实现三条馈线互联。该实施例中，多端口柔性交流互联装置包括一个三相级联全桥拓扑的静止同步补偿器和与之串联的多端口柔性互联模块。该多端口柔性互联模块包含四个共享同一公共连接母线的两电平半桥型逆变器，该四个半桥型逆变器分别与三条交流馈线以及静止同步补偿器一一相连。通过调节串联在馈线上的串联等效电压、与静止同步补偿器串联的半桥型逆变器的交流输出端口电压的交流成分、静止同步补偿器的交流输出端口电压的交流成分的幅值相位，一方面实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡，另一方面实现交流馈线上的有功功率和无功功率的主动控制，即实现线路潮流的解耦控制。
该实施例中，实现多端口柔性交流互联装置的内部能量平衡的原理与上述实施例相同，此处不赘述。
以下结合具体的仿真实例来对上述三个实施例中的结构和方法的应用分别进行进一步说明。
结合上述实施例，以下采用MATLAB/Simulink软件针对系统进行仿真验证，仿真参数如表1所示。
仿真实例一：
由多端口柔性交流互联装置实现柔性互联的双馈线互联系统，其连接示意图参照图7，实施方案一的控制方法如图8所示。多端口柔性交流互联装置包含三个半桥型逆变器，其中与交流馈线相连的两个半桥型逆变器控制馈线2上的有功功率和无功功率，对应的控制环为线路潮流控制环。与静止同步补偿器相连的半桥型逆变器控制公共连接母线电压平衡，对应的控制环为公共连接母线电压平衡控制环。静止同步补偿器对馈线1上的无功功率进行补偿，对应的控制环为静止同步补偿器控制环。
实施方案一的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，考虑简化性取
为验证多端口柔性交流互联装置的主动潮流控制能力，仿真设定了四种运行工况。
工况一：节点1吸收0.3p.u.无功功率，节点2发出0.95p.u.有功功率，吸收0.3p.u.无功功率，仿真有功功率重载，无功功率轻载的情况。
工况二：节点1吸收0.3p.u.无功功率，节点2吸收0.95p.u.有功功率，吸收0.3p.u.无功功率，仿真有功功率重载且反向，无功功率轻载的情况。
工况三：节点1吸收0.95p.u.无功功率，节点2吸收0.3p.u.有功功率，吸收0.95p.u.无功功率，仿真有功功率轻载，无功功率重载的情况。
工况四：节点1发出0.95p.u.无功功率，节点2吸收0.3p.u.有功功率，发出0.95p.u.无功功率，仿真有功功率轻载，无功功率重载且方向的情况。
图9、图10、图11、图12分别为实施方案一中工况一到工况四的仿真结果，每幅图包含8幅波形图，从左到右、从上到下依次为馈线1有功功率P1波形图，馈线1无功功率Q1波形图，馈线2有功功率P2波形图，馈线2无功功率Q2波形图，三相公共连接母线电压Vlink_abc波形图，三相静止同步补偿器子模块电容电压VCHB_capacitor_abc波形图，馈线1三相电流I1abc波形图，馈线 2三相电流I2abc波形图。
仿真波形结果表明，多端口柔性交流互联装置在保持内部能量平衡，即电容电压稳定的情况下，可实现端口互联馈线上的有功功率与无功功率解耦的主动潮流控制。
仿真实例二：
由多端口柔性交流互联装置实现柔性互联的双馈线互联系统，其连接示意图参照图13，实施方案二的控制方法如图14所示。多端口柔性交流互联装置包含两个半桥型逆变器，其中与交流馈线2相连的半桥型逆变器控制馈线2上的有功功率和无功功率，对应的控制环为线路潮流控制环。与交流馈线1相连的半桥型逆变器控制公共连接母线电压平衡，对应的控制环为公共连接母线电压平衡控制环。静止同步补偿器对馈线1上的无功功率进行补偿，对应的控制环为静止同步补偿器控制环。
实施方案二的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，
的选取满足
因此在拓扑上省去与所述静止同步补偿器连接的半桥型逆变器。
由于拓扑上省去与所述静止同步补偿器连接的半桥型逆变器，该半桥型逆变器输出电压中的直流成分现由静止同步补偿器输出，为防止静止同步补偿器子模块输出电压超调，实施方案二中静止同步补偿器子模块电容电压为 1000V。
仿真设定的工况与实施方案一种的工况二相同，即：节点1吸收0.3p.u. 无功功率，节点2吸收0.95p.u.有功功率，吸收0.3p.u.无功功率。
图15为工况仿真结果，总共包含8幅波形图，从左到右、从上到下依次为：馈线1有功功率P1波形图、馈线1无功功率Q1波形图、馈线2有功功率P2波形图、馈线2无功功率Q2波形图、三相公共连接母线电压Vlink_abc波形图、三相静止同步补偿器子模块电容电压VCHB_capacitor_abc波形图、馈线1三相电流I1abc波形图、馈线2三相电流I2abc波形图。
仿真波形结果表明，在拓扑上省去与所述静止同步补偿器连接的半桥型逆变器后，多端口柔性交流互联装置也可以在保持内部能量平衡，即电容电压稳定的情况下，实现端口互联馈线上的有功功率与无功功率解耦主动潮流控制。
实施方案三：
由多端口柔性交流互联装置实现柔性互联的三条馈线互联系统，其连接示意图参照图16，实施方案三的控制方法如图17所示。多端口柔性交流互联装置包含四个半桥型逆变器，其中与交流馈线相连的三个半桥型逆变器控制馈线2、馈线3上的有功功率和无功功率，对应的控制环为线路潮流控制环。与静止同步补偿器相连的半桥型逆变器控制公共连接母线电压平衡，对应的控制环为公共连接母线电压平衡控制环。静止同步补偿器对馈线1上的无功功率进行补偿，对应的控制环为静止同步补偿器控制环。
实施方案三的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，考虑优化目标为半桥型逆变器所需输出电压交流成分幅值最小，即
的选取满足
取到最小值。
仿真设定的工况如下：节点1发出0.2p.u.无功功率，节点2发出0.5p.u. 有功功率，吸收0.1p.u.无功功率，节点3发出0.5p.u.有功功率，发出0.1p.u. 无功功率。
图18～19为工况仿真结果，总共包含11幅波形图，从左到右、从上到下依次为：馈线1有功功率P1波形图、馈线1无功功率Q1波形图、馈线2有功功率P2波形图、馈线2无功功率Q2波形图、馈线3有功功率P3波形图、馈线3无功功率Q3波形图、三相公共连接母线电压Vlink_abc波形图、三相静止同步补偿器子模块电容电压VCHB_capacitor_abc波形图、馈线1三相电流I1abc波形图、馈线2三相电流I2abc波形图、馈线3三相电流I3abc波形图。
仿真波形结果表明，多端口柔性交流互联装置在互联了三条馈线的情况下，既实现了端口互联馈线上的有功功率与无功功率解耦主动潮流控制，同时又保持了装置内部内部能量平衡，即电容电压稳定，具备端口拓展能力。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (20)
1.一种适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述多端口柔性交流互联装置包括静止同步补偿器以及与之串联的多端口柔性互联模块；
所述静止同步补偿器为中压级电压源型变流器，其具备无功功率双向补偿功能，可以从系统吸收无功，也可以为系统提供无功补偿；
所述多端口柔性互联模块，包括多个共享同一公共连接母线且彼此互相并联的第一单相变流器，所述第一单相变流器的交流输出端口与馈线串联，通过调节串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；将串联在馈线上的第一单相变流器交流输出端口电压的交流成分定义为串联等效电压。
2.如权利要求1所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述中压级电压源型变流器与所述公共连接母线线的正极或负极直接相连，实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联。
3.如权利要求1或2所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述中压级电压源型变流器是耐压等级为中压等级的、三相的、输出电压为双极性的逆变器。
4.如权利要求1或2所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述中压级电压源型变流器的拓扑为两电平电压源型逆变器，或者是三电平电压源型逆变器，或者是多电平电压源型逆变器。
5.如权利要求1所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述多端口柔性互联模块还包括与所述第一单相变流器并联的第二单相变流器，所述中压级电压源型变流器与所述第二单相变流器的交流输出端口相连，实现所述静止同步补偿器与所述多端口柔性互联模块的串联；
通过调节第二单相变流器交流输出端口电压的幅值相位，实现所述多端口柔性互联模块的公共连接母线电压稳定。
6.如权利要求1、2、5任一所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述单相变流器为电压源型单相逆变器；电压源型单相逆变器为耐压等级相比中压级电压源型变流器低的、单相的、输出电压为单极性的逆变器。
7.如权利要求1、2、5任一所述的适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的多端口柔性交流互联装置，其特征在于：所述单相变流器的拓扑为两电平半桥型逆变器，或者是三电平半桥型逆变器，或者是能够实现功率双向流动的半桥型逆变器。
8.一种如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括线路潮流控制环、静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环；
所述多端口柔性交流互联装置互联了多条馈线时，其中有且仅有一条馈线的有功功率大小由系统有功功率平衡的需求决定，仅需控制该馈线的无功功率大小，该馈线称为定无功功率控制馈线，其他馈线的有功功率和无功功率均需控制，称为潮流控制馈线；
锁相环锁定所述定无功功率控制馈线的节点三相电压，锁相环输出的相角为abc坐标系到dq坐标系的帕克转换矩阵提供角度。
9.如权利要求8所述的多端口柔性交流互联装置的控制方法，其特征在于：所述线路潮流控制环的控制目标为潮流控制馈线的有功功率达到参考值
和无功功率达到参考值
所述静止同步补偿器控制环的控制目标为定无功功率控制馈线的无功功率达到参考值
和静止同步补偿器三相电容电压之和稳定为参考值
其输出为静止同步补偿器交流输出端口的电压的交流成分的参考值
所述公共连接母线电压平衡控制环的控制目标为公共连接母线电压稳定为参考值
其输出为公共连接母线平衡参考电压
10.一种如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，其特征在于：所述分配方法满足以下基本条件方程：
假设第1条馈线为所述定无功功率控制馈线，
为所述多端口柔性交流互联装置在第k条馈线上串联等效电压交流成分的矢量表达式；
为实现第k条馈线上目标潮流时所需串联在第1条馈线和第k条馈线之间的串联等效电压矢量表达式；
为与所述静止同步补偿器相连的多端口柔性互联模块中的第一单相变流器交流输出端口电压中的交流成分的矢量表达式；
为第k条馈线上的交流电流的共轭矢量表达式；
为所述静止同步补偿器支路的交流电流的共轭矢量表达式；n为通过所述多端口柔性交流互联装置互联的馈线数量；
所述多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法为满足所述基本条件方程的任何一组
的解。
11.如权利要求10所述的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，其特征在于：令
12.如权利要求10所述的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，其特征在于：令
即
的选取满足：
13.如权利要求10所述的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，其特征在于：
的选取满足
取到最小值。
14.如权利要求10～13任一所述的多端口柔性交流互联装置在配网馈线上串联等效电压的分配方法，其特征在于：所述多端口柔性互联模块中的单相变流器交流输出端口电压成分中含有相同大小的直流成分和控制所需的不同交流成分；
所述单相变流器交流输出端口电压的直流成分为所述公共连接母线电压值的一半。
15.一种采用权利要求1～7任一所述多端口柔性交流互联装置的交流电网多馈线柔性互联系统，其特征在于：包括至少一个如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置以及交流馈线；
所述多端口柔性交流互联装置安装于多条交流馈线汇集处，所述交流馈线与所述多端口柔性交流互联装置相连；
当所述交流电网多馈线柔性互联系统包括两个以上的多端口柔性交流互联装置时，所述多端口柔性交流互联装置安装于各自区域中多条交流馈线汇集处，并通过多端口柔性交流互联装置之间的互联将多片区域互联，形成环状/网状系统拓扑。
16.如权利要求15所述的交流电网多馈线柔性互联系统，其特征在于：所述交流馈线能够接入交流负载。
17.如权利要求15所述的交流电网多馈线柔性互联系统，其特征在于：所述交流馈线能够经升压变压器接入高压系统，或者能够经降压变压器接入低压交流系统。
18.一种如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置串联在馈线上的电压的过压保护方法，其特征在于：在所述多端口柔性互联模块中的第一单相变流器的交流输出端口间并联一个保护装置；
所述保护装置由金属氧化物限压器和晶闸管旁路开关并联组成，所述金属氧化物限压器将电压限制在保护水平，所述晶闸管旁路开关通过将第一单相变流器的交流输出端口旁路，实现过压保护；
所述晶闸管旁路开关由反并联晶闸管、阻容回路以及静态电阻并联后再与一个饱和电抗器串联构成。
19.一种如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置的启动方法，其特征在于：由以下三个阶段构成，
所述第一阶段为不控整流阶段，交流输出端口串联限流电阻后并网，所有开关闭锁，经过二极管构成的整流电路对多端口柔性交流互联装置内电容进行充电；
所述第二阶段为受控整流阶段，所述第一阶段充电结束后，通过将电容轮流切入或切除充电回路但总投入充电回路电容个数一定的方式，将多端口柔性交流互联装置内电容电压充至额定值附近；
所述第三阶段为斜坡升压阶段，所述第二阶段充电结束后，通过给定斜坡上升的参考电压，利用电压控制环将电容电压充电至额定值，所述电压控制环包括权利要求9所述的公共连接母线电压平衡控制环和静止同步补偿器控制环中的电压控制外环。
20.一种如权利要求1～7任一所述的多端口柔性交流互联装置的控制系统，其特征在于：所述多端口柔性交流互联装置的控制系统采用集中式控制架构，或者采用分布式控制架构，或者采用集中式控制和分布式控制相结合的分层式控制架构；
当采用集中式控制架构时，权利要求9所述的线路潮流控制环、静止同步补偿器控制环和公共连接母线电压平衡控制环都在同一个控制器中实现；
当采用分布式控制架构时，通过多个同一级别的控制器实现控制，同级控制器之间无通讯；
当采用集中式控制和分布式控制相结合的分层式控制架构时，通过多个不同级别的控制器实现控制，不同级别控制间有信息通讯，同级别控制器间无通讯。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113285620A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-20 | 上海交通大学 | 一种多交流端口模块化多电平换流器及其控制方法 |
| CN113364311A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-07 | 上海交通大学 | 一种多中压交流端口固态变压器及其控制方法 |
| CN114977131A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种串并联型柔性互联开关及其配电系统和故障保护方法 |
| CN116014692A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-04-25 | 中国电力科学研究院有限公司 | 基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法 |
| CN116073379A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-05-05 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质 |
| CN116667345A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种串并联型多端口柔性互联设备的充电控制方法及装置 |
| WO2024016749A1 (zh) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 上海交通大学 | 一种具有多端口直流潮流控制的柔直换流器及其控制方法 |
| WO2024016631A1 (zh) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 上海交通大学 | 一种多端口配电网柔性互联装置及其控制方法和系统 |
| WO2024040876A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 上海交通大学 | 一种无变压器型广义统一潮流控制器、方法及系统 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116581790B (zh) * | 2023-07-12 | 2024-02-27 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种模块化多电平换流器在不平衡电网的抑制方法及系统 |
| CN117559567B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-04-26 | 西安西电电力系统有限公司 | 多端口能量路由器的控制方法及装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060282239A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Chang Gung University | Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system |
| CN106253728A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 用于多端柔性直流输电应用的多端口模块化多电平变换器 |
| CN107425525A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法 |
| CN107482634A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-15 | 上海交通大学 | 一种多微网柔性互联系统及其控制方法 |
| CN110535133A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种柔性多状态开关装置及系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2016235071A1 (en) * | 2015-03-25 | 2017-07-20 | Sunpower Corporation | Converter topologies and control |
| CN109861202B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-12-01 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种柔性互联配电网动态优化调度方法及系统 |
| CN109412192B (zh) * | 2018-12-07 | 2020-11-13 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 自储能多端背靠背柔直装置运行方法 |
-
2020
- 2020-10-31 CN CN202011197169.2A patent/CN112510715B/zh active Active
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060282239A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Chang Gung University | Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system |
| CN106253728A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 用于多端柔性直流输电应用的多端口模块化多电平变换器 |
| CN107425525A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法 |
| CN107482634A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-15 | 上海交通大学 | 一种多微网柔性互联系统及其控制方法 |
| CN110535133A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种柔性多状态开关装置及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周剑桥 等: ""应用于配电网柔性互联的变换器拓扑"", 《中国电机工程学报》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113285620A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-20 | 上海交通大学 | 一种多交流端口模块化多电平换流器及其控制方法 |
| CN113364311A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-07 | 上海交通大学 | 一种多中压交流端口固态变压器及其控制方法 |
| WO2024016749A1 (zh) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 上海交通大学 | 一种具有多端口直流潮流控制的柔直换流器及其控制方法 |
| WO2024016631A1 (zh) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 上海交通大学 | 一种多端口配电网柔性互联装置及其控制方法和系统 |
| CN114977131A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种串并联型柔性互联开关及其配电系统和故障保护方法 |
| WO2024040876A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 上海交通大学 | 一种无变压器型广义统一潮流控制器、方法及系统 |
| CN116014692A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-04-25 | 中国电力科学研究院有限公司 | 基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法 |
| CN116073379A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-05-05 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质 |
| CN116667345A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种串并联型多端口柔性互联设备的充电控制方法及装置 |
| CN116667345B (zh) * | 2023-07-31 | 2024-03-19 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种串并联型多端口柔性互联设备的充电控制方法及装置 |
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