CN112909916B - 多线直流潮流控制器、控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了多线直流潮流控制器、控制系统及方法，多线直流潮流控制器，包括：电流桥及潮流控制模块；所述电流桥由两个单向流通的并联支路构成，所述并联支路两端的公共点之间连接有潮流控制模块；所述电流桥以使流过潮流控制模块内部的电流为单向；所述潮流控制模块被配置为通过电力电子器件周期性的控制电容、电阻元件的动态投切，即通过调节各线路控制信号的占空比来改变串入线路中的等效电阻，进而来调节线路的潮流。可以实现多线潮流双向可控，避免了由于潮流分配不合理造成的线路损耗大、过负荷等问题，并且控制范围比传统的电阻型潮流控制器大。

Description

多线直流潮流控制器、控制系统及方法

技术领域

本公开属于多端柔性直流电网潮流控制技术领域，尤其涉及多线直流潮流控制器、控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着环境污染和传统化石能源短缺等问题日益凸显，太阳能、风能等清新能源成为解决这些问题的重要途径。但是，面对新能源间歇性、随机性、波动性的特点，常规的交流输电技术不再适用，因此新能源并网需要新的电能传输技术。目前，基于电压源换流器(voltage source converter,VSC)的多端柔性直流输电技术成为新能源并网的一种重要手段。相较于其他输电技术，该方式具备输送容量大、输送距离远、无需无功补偿、有功无功快速独立可控等优势，在新能源大规模消纳方面具备广阔的应用前景。

相较于传统输电方式，多端柔性直流输电技术仍不成熟，目前面临着诸多问题，潮流无法灵活控制就是其一。基于VSC的多端柔性直流电网具备良好的可控性，可以通过换流站采取下垂控制等策略，解决换流站间功率分配的问题。但是当存在N个换流站，b条线路时，会有b-N+1条线路的潮流无法灵活控制。这可能会导致潮流分配不合理，进而引起过负荷和线路损耗过大等问题。目前国内外学者提出了一些直流潮流控制器拓扑，来解决直流潮流问题。

目前的潮流控制器存在以下方案，例如：

现有技术提出了一种可变电阻型直流潮流控制器。该方案将半导体开关与电阻并联，通过控制开关导通时间改变串入线路的等效电阻，达到调节系统潮流的目的。该方案中直流潮流控制器拓扑简单，但调节系统潮流的能力有限。

现有技术提出了一种DC/DC变换型直流潮流控制器。该方案利用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在线路上串入一直流电压U_d，通过调节直流电压U_d改变线路两端的电压差来控制潮流。该方案控制灵活且调节范围广，但需要与外部系统连接，且成本高，控制复杂。

现有技术提出了一种辅助电压源型直流潮流控制器。该方案利用三相六脉动晶闸管整流器在线路中串入一直流电压，通过改变该电压来改善潮流分布。该方案控制相对简单，但当直流线路发生故障时，晶闸管承压高。

现有技术提出了一种H桥型线间直流潮流控制器。该方案利用电力电子器件控制电容在两条线路的动态投切来交换两条线路的功率，进而调节两条线路的电流。该方案无需与外部系统连接且控制灵活，但只能调节两条线路的潮流，并且需要较多昂贵的绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。

综上所述，已经提出的直流潮流控制器存在的问题为：直流潮流控制器结构复杂，元器件之间易相互影响，受控线路少，控制系统复杂，需要的全控器件多、成本高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了多线直流潮流控制器、控制系统及方法，通过电力电子器件控制电容、电阻等元件的动态投切，实现了多线潮流双向可控。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了多线直流潮流控制器，包括：

电流桥及潮流控制模块；

所述电流桥由两个单向流通的并联支路构成，所述并联支路的两端的公共点之间连接有潮流控制模块；

所述电流桥以使流过潮流控制模块内部的电流为单向；

所述潮流控制模块被配置为通过电力电子器件周期性的控制电容、电阻元件的动态投切，即通过调节各线路控制信号的占空比来改变串入线路中的等效电阻，进而来调节线路的潮流。

进一步的技术方案，所述潮流控制模块包括IBGT构成的S_P，电容、电阻和二极管，所述电阻和二极管并联后串联电容，最后整体再与S_P并联。

进一步的技术方案，所述电流桥为由四组二极管构成二极管电流桥。

进一步的技术方案，所述多线直流潮流控制器应用于n+1端网格状柔性直流电网时，假设电流方向自上而下，开关S_P受斩波信号的控制，周期性的导通和关断，控制信号的占空比为D，则一个周期T内，开关S_P导通的时间为DT，开关S_P关断的时间为(1-D)T，S_P关断时，二极管将电阻短路，所以潮流控制模块内负荷电流通过二极管给电容充电，获得电容充电起始使电压、结束电压及充电时间的表达式。

进一步的技术方案，所述开关S_P导通时，负荷电流自然会流过低阻抗通路-开关S_P，此时电容开始放电，开关S_P导通，二极管两端承受电容的反压关断，此时电容通过开关S_P和电阻R放电，获得电容放电起始电压、结束电压及放电时间的表达式。

进一步的技术方案，基于上述表达式，获得等效电流。

进一步的技术方案，所述开关S_P导通时，潮流控制模块施加在线路上的电压为电容的充电电压，开关S_P关断时，潮流控制模块施加在线路上的电压为零，获得潮流控制模块施加在线路上的等效电压，基于等效电压及流过潮流控制模块的电流为线路的稳态电流，获得其等效电阻。

进一步的技术方案，当周期、电阻、电容确定时，每条线路上的潮流控制模块都等效为一个受控制信号占空比影响的可变电阻。

第二方面，公开了多线直流潮流控制器的控制方法，包括：

旁路模式，潮流控制模式；

所述旁路模式下：所述潮流控制模块处于旁路状态，潮流控制器仅作为负荷电流通路，潮流分布由系统参数决定；

所述潮流控制模式：通过电力电子器件周期性的控制电容、电阻元件的动态投切，实现多线潮流控制功能。

第三方面，公开了多线直流潮流控制器的控制系统，包括：

电流负反馈单元及电流差增益单元；

所述所述电流负反馈单元，被配置为：以电流控制器的输出电流作为控制目标，采用负反馈调节，实现多条线路的独立控制；

所述电流差增益单元，根据目标电流与潮流控制器的自然潮流差值的大小，在各线路的反馈环节上增添一个增益，使多线直流潮流控制器串入线路中总的等效电阻最小。

进一步的技术方案，所述电流差增益单元，具体为：在PI调节器环节之后增加了一个电流差增益D_Ek，目标电流和自然潮流差值最大的线路对应的D_Ei为1，其余线路对应的D_Ej为0，D_k为0～1，因此线路i对应的控制信号S_i≥1，该线路的开关S_Pi保持导通，电流最需要增大的线路所补偿的等效电阻为0，保证串入系统的总电阻最小。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本公开的技术方案适用于多端柔性直流电网的应用场景，可以实现多线潮流双向可控，避免了由于潮流分配不合理造成的线路损耗大、过负荷等问题，并且控制范围比传统的电阻型潮流控制器大。

本公开的技术方案相较于线间直流潮流控制器，所需的IGBT数目减少75％，并且将受控线路扩展到了n条。本公开的直流潮流控制器可以避免由于系统潮流分配不合理引起的过负荷、损耗高等问题，而且受控线路多、控制范围广；线路间不存在物理连接，易于后期扩展；所需全控性电力电子器件少，造价低；控制系统合理，运行效果好。

本公开的控制系统，使多线直流潮流控制器的整体运行效果达到最优。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1(a)直流潮流控制器完整拓扑图；

图1(b)直流潮流控制器简化拓扑图；

图2简化多端直流系统示意图；

图3开关S_P关断时电流路径示意图；

图4开关S_P导通时电流路径示意图；

图5控制系统示意图；

图6四端柔性直流电网仿真示意图；

图7本公开实施例子多线直流潮流控制器电流仿真结果示意图：

图8本公开实施例子多线直流潮流控制器控制信号仿真结果示意图；

图9本公开实施例子多线直流潮流控制器电容电压仿真结果示意；

图10本公开实施例子多线直流潮流控制器电容电流仿真结果示意；

图11本公开实施例子多线直流潮流控制器开关S_P电压仿真结果示意；

图12本公开实施例子多线直流潮流控制器开关SP电流仿真结果示意图。

图13为现有的线间直流潮流控制器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了多线直流潮流控制器，包括：

二极管电流桥及潮流控制模块；

四组二极管构成电流桥，使双向的电流流经内部的潮流控制模块时为单向；

电阻先并联二极管，然后与电容串联，最后作为一个整体与全控型电力电子开关并联，构成潮流控制模块；

所述多线直流潮流控制器可以实现多线直流潮流的双向控制。

具体的，本发明提出的多端直流潮流控制器拓扑如图1(a)所示，拓扑包括两部分二极管电流桥和潮流控制模块(Current Flow Controller Module，CFCM)。线路电流流经二极管电流桥后，电流变为单向。二极管电流桥确保流过潮流控制模块的电流是单向的，因此可以减少CFCM模块中元件的数目。潮流控制模块包括：电容C_P、二极管D_P、电阻R_P、IGBT构成的开关S_P。潮流控制模块通过周期性的控制开关的关断，实现了多线潮流可控。与传统线间直流潮流控制器相比，每条线路所需的IGBT数目减少75％，极大地降低了潮流控制器的制造成本。后续示意图中的多线直流潮流控制器采用图1(b)中的等效图替代。

下面详细介绍多线潮流控制器的运行原理。为了不失一般性，假设多线直流潮流控制器应用于n+1端网格状柔性直流电网。为了便于分析，对电网进行了以下简化：1)直流电网采用主从控制方式，一个换流站为电压主站，其余换流站为功率从站；2)换流站MMC₀为电压主站，采用定点压控制，可以视为一个理想的电压源；3)换流站MMC₁-MMC_n为功率从站，采用定有功功率控制，可以视为理想的电流源；4)潮流控制器的开关损耗不计；5)仅换流站MMC₀出口处装设多线直流潮流控制器。简化系统如图2，E₀为换流站MMC₀的电压、I₁-I_n为换流站MMC₁-MMC_n的输出电流、R_L0-R_Ln为换流站MMC₀出线的电阻、R_ij为其他线路的电阻、电感L₀-L_n为换流站出口处的限流电感、I₀为换流站MMC₀的输出电流、U₁-U_n为换流站MMC₁-MMC_n的电压。

潮流控制模块可以视为一个可变电阻：假设电流方向自上而下。开关S_P受斩波信号的控制，周期性的导通和关断。控制信号的占空比为D，则一个周期T内，开关S_P导通的时间为DT，开关S_P关断的时间为(1-D)T。S_P关断时，二极管将电阻短路，所以潮流控制模块内负荷电流通过二极管给电容充电如图3。因为系统中存在电感，且充电时间短，因此可以认为电容充电电流i_C不变，为此时的负荷电流I。电容充电起始使电压为U_Ben，结束电压为U_Edn，整个充电时间为(1-D)T：

开关S_P导通时，负荷电流自然会流过低阻抗通路-开关S_P，此时电容也开始放电。开关S_P导通，二极管两端承受电容的反压关断，此时电容通过开关S_P和电阻R放电，电容电压呈指数下降如图4所示。若电容放电起始电压为U_Bef，结束电压为U_Edf，放电时间为DT：

若系统达到稳定时，应满足U_Bef＝U_Edn、U_Edf＝U_Ben，可得：

开关S_P导通时，潮流控制模块施加在线路上的电压为电容的充电电压，开关S_P关断时，潮流控制模块施加在线路上的电压为零，因此潮流控制模块施加在线路上的等效电压U_Eq为：

流过潮流控制模块的电流为线路的稳态电流I，因此潮流控制模块的等效电阻R_Eq为：

上述分析可知，当周期、电阻、电容确定时，每条线路上的潮流控制模块都可以视为一个受控制信号占空比影响的可变电阻R_Eqk。假如R_0k为MMC₀第k条出线上潮流控制模块的等效电阻和线路自身电阻之和，由图2可得

若[Y]为线路导纳矩阵；[U]为换流站电压矩阵；[I]为换流站输出电流矩阵；[Y₀]为MMC₀和其他换流站之间的导纳矩阵；[E₀]为MMC₀的电压矩阵。可得：

[Y][U]＝[I]+[Y₀][E₀]

可得各个换流站的电压为：

[U]＝[Y]^-1[I]+[Y]^-1[Y₀][E₀]

换流站的电压已知，MMC₀各出线的电流I₀₁-I_0n为：

若[I_n]为换流站MMC₀出线电流矩阵，则：

[I_n]＝[Y₀][E₀]-[Y₀][U]

因此电流I₀₁-I_0n完全可以用已知量表示：

[I_n]＝[Y₀][E₀]-[Y₀][Y]^-1[I]-[Y₀][Y]^-1[Y₀][E₀]

综上，多线直流潮流控制器可以通过调节各线路控制信号的占空比来改变串入线路中的等效电阻，进而来调节线路的潮流。

实施例子二

在本实施例子中公开了基于上述多线潮流控制器的控制方法，具有以下工作模式：旁路模式，潮流控制模式。

所述旁路模式：潮流控制器中的开关保持导通，潮流控制器仅作为低阻抗的负荷通路，此时潮流分布由系统参数决定；

所述潮流控制模式：通过周期性的改变潮流控制模块中开关的状态，改变电流在潮流控制模块中的流通路径，等效的串入了一个可变电阻，在各线路的相互配合下，实现了多线潮流的双向控制。

具体实现时，在旁路模式下，二极管电流桥两个二极管导通、潮流控制模块中的全控开关导通，二极管关断。负荷电流仅流过全控电力电子开关。

通过周期性的控制全控电力电子开关的状态，使负荷电流在潮流控制模块中流过不同的路径，实现潮流控制功能。

需要说明的是，关于旁路模式：当系统不需要进行潮流控制时，运行于旁路模式。此时，潮流控制器中的开关S_P保持导通，潮流控制器仅作为电流通路。

潮流控制模式：当系统需要进行潮流控制时，运行于潮流控制模式。此时，潮流控制器中的开关S_P开始周期性的导通，如之前分析，直流系统的潮流开始受控。

实施例子三

在本实施例子中公开了基于上述多线潮流控制器，具有如图5的控制系统，包括：

电流负反馈单元和电流差增益单元；

所述多线直流潮流控制器电流负反馈单元，控制系统选择线路电流作为受控目标，并选择负反馈控制。对于n条线路，有n-1条线路独立可控。

所述多线直流潮流控制器电流差增益单元，PI环节后添加一个电流差增益。目标电流和自然潮流相差最大支路，其增益为1，其余线路为0；

所述多线直流潮流控制系统能使串入系统总的等效电阻最小，使系统的运行效果达到最优。

再次参见附图5所示，具体步骤包括：

步骤1.控制系统采样旁路模式下的线路电流，并保存采样数据。

步骤2.潮流控制功能启动，设置目标电流I_01ref-I_0nref。将目标电流与1中的电流采样对比，其中两者相差最大的线路对应的电流差增益D_Ei＝1，其他线路的D_Ej＝0，得到电流差增益D_Ek。

步骤3.控制系统采样电流数据，将各线路电流的采样数据与目标电流对比，产生的误差信号经过PI环节，然后经过占空比限制环节D_k，最后与电流差增益D_Ek叠加后通过信号发生器，产生门极控制信号S_k。

步骤4.门极控制信号S_k控制潮流控制模块中开关S_Pk的导通或关断，调节线路潮流。

步骤5.不断重复步骤3-4。

具体的，采用电流负反馈控制，存在n-1个独立受控电流。

根据目标电流与系统自然潮流的差值在PI环节后添加一个增益，使电流差最大线路所对应的潮流控制模块处于旁路状态，使系统运行状态达到最优。

控制系统的电流负反馈和电流差增益针对的是电流控制器的输出电流。

电流差增益使潮流控制器中的总的等效电阻最小。本发明的潮流控制模块可以视为一个等效电阻，本文的控制系统分析中可知，控制到某一组电流值，串入系统的等效电阻组合有多种。如下面这个例子：一个简化的两端直流系统U_MMC0＝500kV、I_MMC1＝1.2kA，两换流站间通过两条线路连接，电阻为R1＝0.6Ω，R2＝0.3Ω，因此，线路电流为I₁＝0.4kA、I₂＝0.8kA。若采用本发明的方法将两条线路电流控制在0.6kA，则两条线路分别需要补偿的等效电阻有多种方案：(1)R_eq1＝0Ω、R_eq2＝0.3Ω；(2)R_eq1＝0.1Ω、R_eq2＝0.4Ω；......。即当系统自然潮流与目标电流相差最大的线路串入的等效电阻为0，总的等效电阻组合即最小。控制系统中，系统自然潮流与目标电流相差最大线路的电流差增益为1，这使控制系统输出的控制信号S的占空比为1，该条线路保持导通，潮流控制模块串入该线路的等效电阻为0，总的等效电阻组合最小。

多线潮流控制器可以通过精确计算控制信号占空比来控制线路潮流，但在实际应用中，系统中的许多元件无法用时域模型精确表示(例如传输线电阻)且计算需要求解多元多次方程，计算量巨大，因此该种控制方式并不适用。多元多次方程的解不唯一，因此控制目标对应的系统状态也不唯一，仅仅采用简单负反馈，系统达到的状态可能不是最优，如下例：一个简化的两端直流系统U_MMC0＝500kV、I_MMC1＝1.2kA，两换流站间通过两条线路连接，电阻为R₁＝0.6Ω，R₂＝0.3Ω，因此，线路电流为I₁＝0.4kA、I₂＝0.8kA。若采用本发明的方法将两条线路电流控制在0.6kA，则两条线路分别需要补偿的等效电阻有多种方案：(1)R_eq1＝0Ω、R_eq2＝0.3Ω；(2)R_eq1＝0.1Ω、R_eq2＝0.4Ω；......，易知，方案(1)为最佳。

控制系统应能选出方案(1)：换流站MMC₁-MMC_n吸收的功率之和确定，由功率平衡可知，MMC₀输出的总功率确定，并且MMC₀采用定电压控制其电压恒定，因此MMC₀输出的电流恒定。对于MMC₀的n条出线，只有n-1条可以独立控制。选取电流作为控制目标，采用反馈调节，本发明提出的控制系统方框如图所示5。

与传统负反馈不同的是：在PI调节器环节之后增加了一个电流差增益D_Ek。目标电流和自然潮流差值最大的线路对应的D_Ei为1，其余线路对应的D_Ej为0。又因为D_k为0～1，因此线路i对应的控制信号S_i≥1，该线路的开关S_Pi保持导通。该控制系统保证了电流最需要增大的线路所补偿的等效电阻为0，保证了串入系统的总电阻最小。

同时为了避免系统稳定前电容因没有充足的放电时间，积累过高的电压，对D_k增加了最小占空比限制D_limit，避免因为电容过压造成IGBT损坏。

在另一实施例子中，上述控制系统给的控制步骤为：

1.采样系统的自然潮流，并保存采样数据。

2.潮流控制功能启动，设定控制目标，将采样数据与控制目标比较，得出电流差增益D_E。

3.开始控制线路潮流，将线路电流采样的采样值与控制目标对比，经过负反馈、PI控制器和电流差增益环节，经信号发生器产生控制信号S，控制潮流控制模块中IGBT的状态。

4.不断重复步骤3。

效果验证：

在PSCAD/EMTDC软件平台上搭建了基于模块化多电平换流器的四端柔性直流电网仿真模型(如图6所示)，对本发明提出的多线直流潮流控制器的有效性进行仿真验证。

四端柔性直流电网模型采用主从控制模式，换流站MMC₀为电压主站，采用定电压控制；换流站MMC₁-MMC₃为功率从站，采用定有功功率控制。模型中的线路采用分布式依频模型，每个换流站出口处都配置了限流电感L，电网中的主要参数如表1所示。换流站MMC₀出口处配置了多线直流潮流控制器，其工作原理和控制方案如前所述。

表1柔性多端直流电网及多线直流潮流控制器主要参数

2)仿真分析

为了验证多线直流潮流控制器的有效性，将仿真分为三个阶段进行。

多线直流潮流控制器在0-1s内运行在旁路模式，每条线路上的开关S_P保持导通，潮流控制器为负荷电流提供了一个低损耗的双向通路。此时系统的潮流分布只受系统参数的影响，各线路电流为：i₀＝3.9kA、i₀₁＝1.29kA、i₀₂＝1.57kA、i₀₃＝1.04kA，如图7所示。

多线直流潮流控制器在1-3s内运行在潮流控制模式，期间要求MMC₀三条出线的电流控制在相同值。由控制系统分析可知，只有两条线路的电流是独立可控的，设定参考值I_01ref、I_02ref之后，I_03ref即为I₀-I_01ref-I_02ref。开关S_P1-S_P3开始受斩波信号S₁-S₃的控制，线路3的目标电流与自然潮流的差值最大，因此控制系统中D_E3＝1，所以控制信号S₃＝1，开关S_P3保持导通如图8所示。潮流控制器中电容电压v_C1～v_C3如图9所示，开关S_P关断时，电容电压线性上升；开关S_P导通时，电容电压呈指数下降，且充电结束电压等于放电起始电压，电容电压维持动态稳定。电容电流i_c1～i_c3如图10所示，开关S_P关断时，电容电流为恒定的线路电流；开关S_P导通时，电容通过电阻放电，电流反相且呈指数上升。开关S_P电压v_S1～v_S3如图11所示，开关S_P关断时，S_P两端电压与电容电压相同，开关S_P导通时其电压为0。开关S_P电流i_S1～i_S3如图12所示，开关S_P关断时，S_P电流为零；开关S_P导通，关S_P的电流为负荷电流和电容放电电流之和。

多线直流潮流控制器在3-5s内同样运行在潮流控制模式，此时仅要求线路Line₀₁、Line₀₂的电流相同。改变电流参考值后，潮流控制器能迅速的将电流控制到目标值，如图7所示。

上述仿真表明，本发明提出的多线直流潮流控制器在多端柔性直流输电应用场景中表现良好，可实现多线潮流双向可控，且调节范围广、调节速度快。相较于线间直流潮流控制器，每条线路所需的IGBT数目减少了75％，极大地降低了成本。

需要说明的是，相对现在已经成熟的且运行效果好的线间直流潮流控制器，其拓扑如图13所示。在相同容量下，线间直流潮流控制器每条支路需要的IGBT数目为(U_N为潮流控制器的额定电压、I_N为潮流控制器的额定电流、U_IgN为IGBT的额定电压、I_IgN为IGBT的额定电流)，而本申请的结构需要IGBT的数目为/>数目减少了75％，相较其它元件IGBT的价格昂贵，本申请大大降低了成本。本申请相较于线间直流潮流控制器，结构更加简单，由于IGBT数目少，控制也更加简单。为可以适用于多条线路的直流潮流控制器。

潮流控制器中的每个IGBT都需要控制，相较于线间直流潮流控制器(每条线路4组IGBT)，本申请需要控制的IGBT的数目少；使用的IGBT数目少，结构简单、设备造价低；线路间没有物理连接，不易相互影响。在达到同样的潮流控制效果的情况下，本发明无论是控制还是结构都具备优势。

以上实施例的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本公开中的任一方法。

本领域技术人员应该明白，上述本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本公开不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.多线直流潮流控制器，其特征是，包括：

电流桥及潮流控制模块；

所述电流桥由两个单向流通的并联支路构成，所述并联支路的两端的公共点之间连接有潮流控制模块；

所述电流桥以使流过潮流控制模块内部的电流为单向；

所述电流桥为由四组二极管构成二极管电流桥；

所述潮流控制模块被配置为通过电力电子器件周期性的控制电容、电阻元件的动态投切，即通过调节各线路控制信号的占空比来改变串入线路中的等效电阻，进而来调节线路的潮流；所述潮流控制模块包括IGBT构成的S_P，电容、电阻和二极管，所述电阻和二极管并联后串联电容，最后整体再与S_P并联；所述潮流控制模块分别与电流桥左侧二极管共阴极点和右侧二极管共阳极点相连接。

2.如权利要求1所述的多线直流潮流控制器，其特征是，所述多线直流潮流控制器应用于n+1端网格状柔性直流电网时，假设电流方向自上而下，开关S_P受斩波信号的控制，周期性的导通和关断，控制信号的占空比为D，则一个周期T内，开关S_P导通的时间为DT，开关S_P关断的时间为(1-D)T，S_P关断时，二极管将电阻短路，所以潮流控制模块内负荷电流通过二极管给电容充电，获得电容充电起始使电压、结束电压及充电时间的表达式。

3.如权利要求2所述的多线直流潮流控制器，其特征是，所述开关S_P导通时，负荷电流自然会流过低阻抗通路-开关S_P，此时电容开始放电，开关S_P导通，二极管两端承受电容的反压关断，此时电容通过开关S_P和电阻R放电，获得电容放电起始电压、结束电压及放电时间的表达式；

基于上述表达式，获得等效电流。

4.如权利要求3所述的多线直流潮流控制器，其特征是，所述开关S_P导通时，潮流控制模块施加在线路上的电压为电容的充电电压，开关S_P关断时，潮流控制模块施加在线路上的电压为零，获得潮流控制模块施加在线路上的等效电压，基于等效电压及流过潮流控制模块的电流为线路的稳态电流，获得其等效电阻。

5.如权利要求1所述的多线直流潮流控制器，其特征是，当周期、电阻、电容确定时，每条线路上的潮流控制模块都等效为一个受控制信号占空比影响的可变电阻。

6.基于权利要求1-5任一所述的多线直流潮流控制器的控制方法，其特征是，包括：

旁路模式，潮流控制模式；

所述旁路模式下：所述潮流控制模块处于旁路状态，潮流控制器仅作为负荷电流通路，潮流分布由系统参数决定；

所述潮流控制模式：通过电力电子器件周期性的控制电容、电阻元件的动态投切，实现多线潮流控制功能。

7.基于权利要求1-5任一所述的多线直流潮流控制器的控制系统，其特征是，包括：

电流负反馈单元及电流差增益单元；

所述所述电流负反馈单元，被配置为：以电流控制器的输出电流作为控制目标，采用负反馈调节，实现多条线路的独立控制；

所述电流差增益单元，根据目标电流与潮流控制器的自然潮流差值的大小，在各线路的反馈环节上增添一个增益，使多线直流潮流控制器串入线路中总的等效电阻最小。

8.如权利要求7所述的多线直流潮流控制器的控制系统，其特征是，所述电流差增益单元，具体为：在PI调节器环节之后增加了一个电流差增益D_Ek，目标电流和自然潮流差值最大的线路对应的D_Ei为1，其余线路对应的D_Ej为0，D_k为0～1，因此线路i对应的控制信号S_i≥1，该线路的开关S_Pi保持导通，电流最需要增大的线路所补偿的等效电阻为0，保证串入系统的总电阻最小。