CN115986802A - 一种多端口配电网柔性互联装置及其控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多端口配电网柔性互联装置及其控制方法和系统，包括一个双极性输出逆变器以及与之串联的多端口柔性互联模块，多端口柔性互联模块包括多个共享同一公共连接母线并且彼此互相并联的单极性输出逆变器，每个单极性输出逆变器的交流输出端口与不同的馈线互联。通过调节串联在馈线间的交流输出电压，实现各馈线的有功、无功解耦控制。通过控制双极性输出逆变器内部环流，实现装置整体及各部分的能量平衡。本发明通过引入多端口柔性互联模块，互联配电网多条馈线，实现了馈线间功率的灵活交互，可实现多端互联的柔性交流配电网。
Description
技术领域
本发明涉及配电网柔性互联、电力电子技术领域，特别是一种多端口配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，然而一方面，随着经济社会的快速发展，用电负荷持续增加，馈线负荷不均衡问题突出。传统配电网的控制能力显现出不足，无法有效地解决馈线堵塞等问题。因此，配网系统实际运行容量会被首先达到容量上限的馈线所限制，往往远低于配网的设计容量，严重影响到配电网的经济运行。
另一方面，由于全球变暖和环境污染问题日益严重，发展风能和太阳能等可再生能源成为了全球共识。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，并网时易加剧电压越限、双向潮流等问题，给配电网在电压控制、暂稳态稳定性、振荡阻尼等方面带来了严峻的技术挑战。
现有柔性互联装置的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、体积大、占地面积大、损耗高等缺点。
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。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种多端口配电网柔性互联装置及其控制方法和系统，能够解决并网时易加剧电压越限、双向潮流、负载不均衡、网络阻塞和网损大等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置包括：
所述串并联多端口柔性互联装置包括一个双极性输出逆变器以及与之串联的多端口柔性互联模块；
所述双极性输出逆变器具备输出电压双极性以及无功功率交互功能，可以从系统吸收无功功率，也可以为系统提供无功功率；
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并且彼此互相并联的单极性输出逆变器，单极性输出逆变器的交流输出端口与馈线互联，通过调节串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的幅值和相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；以下将串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的交流成分称为潮流调节等效电压，将多端口柔性互联模块称为潮流调节模块。
作为本发明所述的适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置一种优选方案，其中：
所述潮流调节模块包括与所述单极性输出逆变器并联的第二单极性输出逆变器；第二单极性输出逆变器能够实现双极性输出逆变器与馈线侧单极性输出逆变器的连接；
通过调节所述第二单极性输出逆变器交流输出端口电压的频率、幅值和相位，向双极性输出逆变器注入环流，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
作为本发明所述的适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置一种优选方案，其中：
所述潮流调节模块的单极性输出逆变器或第二单极性输出逆变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单极性输出逆变器，还可以是模块化多电平单相换流器。
作为本发明所述的适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置一种优选方案，其中：
所述双极性输出逆变器的拓扑可以是两电平全桥型逆变器，也可以三电平全桥型逆变器，或者其他可实现功率双向流动的双极性输出逆变器，还可以是子模块采用两电平、三电平全桥拓扑级联双极性输出逆变器。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法，其中，所述控制方法包括线路潮流控制环、双极性输出逆变器控制环和公共连接母线电压平衡控制环；
所述串并联多端口柔性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。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法的一种优选方案，其中：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
所述双极性输出逆变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双极性输出逆变器三相电容电压之和稳定为参考值其输出为双极性输出逆变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三相公共连接母线电压均稳定为参考值
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法的一种优选方案，其中：所述线路潮流控制环输出为，
其中，为与定无功功率控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；为与潮流控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；下标i表示第i条馈线为定无功功率控制馈线，下标j表示第j条潮流控制馈线。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法的一种优选方案，其中：所述双极性输出逆变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。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置中双极性输出逆变器相间电压均衡的控制方法包括，
双极性输出逆变器各相输出直流分量的偏移量计算方程：
其中，为双极性输出逆变器k相电流交流成分的d轴分量参考值，∑VSMk为双极性输出逆变器k相电容电压之和的瞬时值，kp6,kp7为比例积分控制器比例环节增益系数，ki6,ki7为比例积分控制器积分环节增益系数。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中双极性输出逆变器相间电压均衡的控制方法，其中：所述控制方法包括，根据双极性输出逆变器各相子模块电容总电压的偏差，调节双极性输出逆变器各相输出的直流分量，在不影响潮流调节模块母线电容电压平衡的情况下控制双极性输出逆变器各相的有功交换，达到双极性输出逆变器相间电压的一致。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法包括，所述电压分配方法满足以下基本条件方程：
令第1条馈线为定无功功率控制馈线，为所述串并联多端口柔性互联装置在第k条馈线上的单极性输出逆变器交流输出端口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条馈线之间的潮流调节等效电压表达式，为第k条馈线上的交流电流的共轭矢量表达式，n为通过所述串并联多端口柔性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串并联多端口柔性互联装置，在配网馈线上单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法为满足所述基本条件方程的任何一组解。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其中：所述分配方法包括令
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其中：所述分配方法包括使最小，即的选取满足最小。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其中：所述分配方法包括使的选取满足取到最小值。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其中：所述分配方法还包括任何一种满足所述基本条件方程的选取方式。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置的启动方法，其中：所述串并联多端口柔性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，经过二极管构成的不控整流电路对串并联多端口柔性互联装置内的电容进行充电；
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，将串并联多端口柔性互联装置内的电容电压充至其额定值附近；
所述第三阶段为斜坡升压阶段，所述第二阶段充电结束后，切除限流电阻，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双极性输出逆变器控制环中的电压控制外环。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其中：所述方法包括，
交流馈线区域保护完成对故障馈线及故障点的判断后，发送跳闸信号给柔性互联装置；
装置将全部开关闭锁，经死区时间保护后，触发潮流调节模块的晶闸管旁路开关，切断馈线与公共连接母线的功率交互通道，保护潮流调节模块；
将装置对应端口出口处的断路器跳闸，切除与故障馈线的连接，根据装置公共连接母线电容以及双极性输出逆变器直流侧电容的电压是否超过设定值，选择是否投切直流卸荷电路，将各部分的直流电压维持在安全范围内。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其中：所述方法还包括，
每个单极性输出逆变器的下桥臂各配有一个与之并联的晶闸管旁路开关，由两个反向并联的晶闸管和串联的电感构成，可实现单极性输出逆变器的快速旁路，将串联在馈线上的电压钳位至0V附近。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其中：所述方法还包括，
公共连接母线电容，以及双极性输出逆变器直流侧电容，均并联了直流卸荷电路，用于母线能量的释放。
本发明还提供如下技术方案，一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其中：所述控制系统采用集中式控制架构，即线路潮流控制环、双极性输出逆变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。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其中：所述控制系统，也可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。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其中：所述控制系统，也可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。
作为本发明所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其中：所述控制器为具备实现控制环能力的硬件设备。
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潮流调节模块，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潮流调节等效电压的幅值和相位，可实现各馈线有功功率和无功功率的主动解耦控制。
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，不需要通过全功率结构，采用串联的电压源的方式实现主动潮流控制，故变流器装置具有价格更低、体积小、占地面积小、损耗更低、响应速度快等优点。
3、本发明中的串并联多端口柔性互联装置具备模块化的特点，即可通过增加潮流调节模块中并联的单极性输出逆变器的数量，快速、经济地实现互联端口的拓展。
4、本发明和双极性输出逆变器采用星形连接的多端口柔性互联装置相比，减轻了潮流调节模块中，由单极性输出逆变器调制度限制带来的装置能量平衡问题，通过在双极性输出逆变器内注入环流，实现潮流调节模块与双极性输出逆变器的能量交换，拓展了互联装置的潮流调节范围。
5、本发明中的双极性输出逆变器内可存在直流环流，可调节双极性输出逆变器各相输出的直流分量。在不影响潮流调节模块母线电容电压平衡的情况下控制双极性输出逆变器各相的有功交换，达到双极性输出逆变器相间电压的一致。
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为本发明所述串并联多端口柔性互联装置每相含两个第二单极性输出逆变器的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图2为本发明所述串并联多端口柔性互联装置每相含一个第二单极性输出逆变器的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图3为本发明所述串并联多端口柔性互联装置每相含一个第二单极性输出逆变器的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图4为本发明所述串并联多端口柔性互联装置省去与双极性输出逆变器相连的第二单极性输出逆变器的拓扑结构及其互联多馈线的系统示意图；
图5为本发明所述串并联多端口柔性互联装置中的单极性输出逆变器和双极性输出逆变器的典型拓扑举例示意图；
图6为本发明所述串并联多端口柔性互联装置中线路潮流控制环的控制方法框图；
图7为本发明所述串并联多端口柔性互联装置中双极性输出逆变器控制环的控制方法框图；
图8为本发明所述串并联多端口柔性互联装置中公共连接母线电压平衡控制环的控制方法框图；
图9～10为本发明所述串并联多端口柔性互联装置的启动方法阶段示意图；
图11～12为本发明所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，以及保护装置示意图；
图13为实施方案一中的潮流调节模块采用并联两电平半桥型逆变器、双极性输出逆变器采用级联全桥拓扑的串并联双端口柔性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为实施方案二中的潮流调节模块采用并联两电平半桥型逆变器、双极性输出逆变器采用级联全桥拓扑的串并联三端口柔性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15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16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17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18～19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。
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，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
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。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1～12，为本发明的第一个实施例，该实施例提供一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，包括：
所述串并联多端口柔性互联装置包括一个双极性输出逆变器以及与之串联的多端口柔性互联模块；
所述双极性输出逆变器具备输出电压双极性以及无功功率交互功能，可以从系统吸收无功功率，也可以为系统提供无功功率；
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并且彼此互相并联的单极性输出逆变器，单极性输出逆变器的交流输出端口与馈线互联，通过调节串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的幅值和相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；以下将串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的交流成分称为潮流调节等效电压，将多端口柔性互联模块称为潮流调节模块。
更进一步的，如图1，所述潮流调节模块还可以包括与所述单极性输出逆变器并联的第二单极性输出逆变器；第二单极性输出逆变器能够实现双极性输出逆变器与馈线侧单极性输出逆变器的连接；
应说明的是，当潮流调节模块同时包括馈线侧单极性输出逆变器以及第二单极性输出逆变器时，每相两个的第二单极性输出逆变器的交流输出端口可与双极性输出逆变器两相的各一端相连，如图1所示连接方式，也能够实现所述双极性输出逆变器与所述多端口柔性互联模块的连接，且此时可以通过调节第二单极性输出逆变器交流输出端口电压的频率、幅值和相位，向双极性输出逆变器注入环流，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
更进一步的，如图2，当潮流调节模块同时包括馈线侧单极性输出逆变器以及第二单极性输出逆变器时，每相一个的第二单极性输出逆变器的交流输出端口还可同时与双极性输出逆变器两相的各一端相连，如图2所示连接方式，也能够实现所述双极性输出逆变器与所述多端口柔性互联模块的连接，且此时可以通过调节第二单极性输出逆变器交流输出端口电压的幅值和相位，保持流入公共连接母线的功率平衡，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
更进一步的，如图3，当潮流调节模块同时包括馈线侧单极性输出逆变器以及第二单极性输出逆变器时，双极性输出逆变器某相的一端还可与每相一个的第二单极性输出逆变器的交流输出端口相连，双极性输出逆变器另一相的一端，则与该第二单极性输出逆变器所在的公共连接母线的一端相连，如图3所示连接方式(虚线代表两种接法)，也能够实现所述双极性输出逆变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极性输出逆变器交流输出端口电压的频率、幅值和相位，向双极性输出逆变器注入环流，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
更进一步的，如图4，当潮流调节模块仅包括馈线侧单极性输出逆变器时，双极性输出逆变器两相的各一端还可与公共连接母线的两端相连，也能够实现双极性输出逆变器与馈线侧单极性输出逆变器的串联连接，如图4所示连接方式；且此时可以通过调节双极性输出逆变器交流输出端口直流电压的幅值，向双极性输出逆变器注入直流环流，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
更进一步的，如图5，所述双极性输出逆变器的拓扑可以是两电平全桥型逆变器，也可以三电平全桥型逆变器，或者其他可实现功率双向流动的双极性输出逆变器，还可以是(子模块采用两电平、三电平全桥拓扑等)级联双极性输出逆变器等。
更进一步的，如图5，组成所述潮流调节模块的单极性输出逆变器(或第二单极性输出逆变器)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单极性输出逆变器，还可以是模块化多电平单相换流器等。
本发明还提供一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法，包括：
所述控制方法包括线路潮流控制环、双极性输出逆变器控制环和公共连接母线电压平衡控制环；
所述串并联多端口柔性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1锁定所述定无功功率控制馈线的节点三相相电压，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，供线路潮流控制环使用；锁相环2锁定所述定无功功率控制馈线的节点三相线电压，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，供双极性输出逆变器控制环使用。
更进一步的，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
为与定无功功率控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；
为与潮流控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；其中，下标i表示第i条馈线为定无功功率控制馈线，下标j表示第j条潮流控制馈线。
更进一步的，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：
其中，和乘以帕克逆转换矩阵，得到abc坐标系下的线路潮流控制环输出参考电压即其中，V表示馈线的节点电压，I表示馈线的电流，ω表示馈线的交流角频率，L表示馈线的等效电感感值，R表示馈线的等效电阻阻值，V,I,L,R的下标i表示为定无功功率控制馈线的参数，下标j表示为第j条潮流控制馈线的参数，下标d表示为d轴分量，下标q表示为q轴分量，上标*表示为参考值；kp为比例积分控制器比例环节增益系数，ki为比例积分控制器积分环节增益系数；Vid,Viq,Vjd,Vjq,Iid(ωLi+Ri),Iiq(ωLi+Ri)为前馈项，作用是增强控制环抗干扰能力，加快控制环响应速度，IjqωLj,IjdωLj,IiqωLi,IidωLi为解耦项，作用是实现d轴和q轴的解耦控制，如图6所示。
更进一步的，所述双极性输出逆变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双极性输出逆变器三相电容电压之和稳定为参考值其输出为双极性输出逆变器交流输出端口的电压的交流成分的参考值所述双极性输出逆变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。
更进一步的，所述电压控制外环使用比例积分控制器对双极性输出逆变器三相电容电压之和进行控制，输入为双极性输出逆变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等效相电流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，∑VSM为双极性输出逆变器三相电容电压之和瞬时值，为潮流控制馈线的等效相电流d轴分量的参考值之和。
更进一步的，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等效相电流q轴分量参考值计算公式为：
其中，Vipd为定无功功率控制馈线的节点线电压。
更进一步的，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等效相电流的d轴分量和q轴分量分别控制，数学方程为：
和乘以帕克逆转换矩阵，得到abc坐标系下的双极性输出逆变器控制环输出参考电压即Vpa,Vpb,Vpc；其中，Ipd和Ipq为双极性输出逆变器三相相电流交流成分的d轴分量和q轴分量，Vpcc,d和Vpcc,q为双极性输出逆变器每相输出和每相电感、电阻总电压交流成分的d轴分量和q轴分量，kp2为比例积分控制器比例环节增益系数，ki2为比例积分控制器积分环节增益系数，Lp为双极性输出逆变器每相连接电感值，Vpcc,d,Vpcc,q为前馈项，作用是增强控制环抗干扰能力，加快控制环响应速度，IpdωLp,IpqωLp为解耦项，作用是实现d轴和q轴的解耦控制，如图7所示。
更进一步的，所述公共连接母线电压平衡控制环的控制目标为三相公共连接母线电压均稳定为参考值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，分为两个部分：三相母线电压平均值稳定和三相母线电压均衡，如图8所示。
更进一步的，对于图1、图3所示拓扑，所述三相母线电压平均值稳定，在第二单极性输出逆变器和双极性输出逆变器上，均输出三相同相的谐波电压和两者幅值相同，相位相反，彼此抵消。利用比例积分控制器，对abc三相的公共连接母线电压平均值进行控制，计算双极性输出逆变器输出的与正交的另一谐波电压用以在双极性输出逆变器内产生谐波电流，进行能量搬迁，计算公式为：
其中，Vlink为三相公共连接母线电压平均值，kpb1为比例积分控制器比例环节增益系数，kib1为比例积分控制器积分环节增益系数。
更进一步的对于图2所示拓扑，所述三相母线电压平均值稳定，利用比例积分控制器，对abc三相的公共连接母线电压平均值进行控制，计算第二单极性输出逆变器交流输出端口的电压幅值和相位，计算公式为：
其中，为第二单极性输出逆变器交流输出端口的d、q轴电压参考值，∑Iq为馈线总电流的q轴分量，sign为符号函数，kpb2为比例积分控制器比例环节增益系数，kib2为比例积分控制器积分环节增益系数。
更进一步的，对于图4所示拓扑，所述三相母线电压平均值稳定，利用比例积分控制器对abc三相的公共连接母线电压平均值进行控制，计算双极性输出逆变器内部直流环流参考值进一步计算双极性输出逆变器输出的直流分量参考值以产生目标环流，计算公式为：
其中，Icir为双极性输出逆变器内部直流环流，kp3,kp4为比例积分控制器比例环节增益系数，ki3,ki4为比例积分控制器积分环节增益系数。
更进一步的，所述三相母线电压均衡，即在潮流调节模块上各单极性输出逆变器上叠加零序电压，在不影响潮流调节情况下控制三相母线电容与各馈线的有功交换，达到三相母线电压的一致，单极性输出逆变器交流输出端口的零序参考电压为：
其中，为馈线总电流与定无功功率控制馈线节点相电压的相角差，kp5为比例积分控制器比例环节增益系数，ki5为比例积分控制器积分环节增益系数。
本发明还提供一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置中，双极性输出逆变器相间电压均衡的控制方法，根据双极性输出逆变器各相子模块电容总电压的偏差，调节双极性输出逆变器各相输出的直流分量。在不影响潮流调节模块母线电容电压平衡的情况下控制双极性输出逆变器各相的有功交换，达到双极性输出逆变器相间电压的一致。双极性输出逆变器各相输出直流分量的偏移量计算公式为：
其中，为双极性输出逆变器k相电流交流成分的d轴分量参考值，∑VSMk为双极性输出逆变器k相电容电压之和的瞬时值，kp6,kp7为比例积分控制器比例环节增益系数，ki6,ki7为比例积分控制器积分环节增益系数。
本发明还提供一种所述串并联多端口柔性互联装置在潮流调节等效电压给定情况下，单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，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，为所述串并联多端口柔性互联装置在第k条馈线上的单极性输出逆变器交流输出端口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条馈线之间的潮流调节等效电压表达式，为第k条馈线上的交流电流的共轭矢量表达式，n为通过所述串并联多端口柔性互联装置互联的馈线数量。
更进一步的，所述适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，在配网馈线上单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法为满足所述基本条件方程的任何一组解。
更进一步的，所述适用于交流电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，在配网馈线上单极性输出逆变器交流输出端口电压的一种分配方法是其特点为简约性。
更进一步的，单极性输出逆变器交流输出端口电压的另一种分配方法是使最小，即的选取满足最小，从而能够使双极性输出逆变器的内部直流环流最小。
更进一步的，单极性输出逆变器交流输出端口电压的另一种分配方法是的选取满足取到最小值，从而能够使得单极性输出逆变器所需输出电压交流成分幅值最小，即调制度最小。
更进一步的，单极性输出逆变器交流输出端口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。
本发明还提供一种所述串并联多端口柔性互联装置的启动方法，如图9～10所示，所述串并联多端口柔性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，经过二极管构成的不控整流电路对串并联多端口柔性互联装置内的电容进行充电；
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，将串并联多端口柔性互联装置内的电容电压充至其额定值附近；
所述第三阶段为斜坡升压阶段，所述第二阶段充电结束后，切除限流电阻。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双极性输出逆变器控制环中的电压控制外环。
本发明还提供一种所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，如图11～12所示，该方法为：交流馈线区域保护完成对故障馈线及故障点的判断后，发送跳闸信号给柔性互联装置，装置首先将全部开关闭锁，经死区时间保护后，触发潮流调节模块的晶闸管旁路开关，切断馈线与公共连接母线的功率交互通道，保护潮流调节模块。最后将装置对应端口出口处的断路器跳闸，切除与故障馈线的连接。同时，根据装置公共连接母线电容以及双极性输出逆变器直流侧电容的电压是否超过设定值，选择是否投切直流卸荷电路，将各部分的直流电压维持在安全范围内；
应说明的是，每个单极性输出逆变器的下桥臂各配有一个与之并联的晶闸管旁路开关，由两个反向并联的晶闸管和串联的电感构成，可实现单极性输出逆变器的快速旁路，将串联在馈线上的电压钳位至0V附近。
应说明的是，公共连接母线电容，以及双极性输出逆变器直流侧电容，均并联了直流卸荷电路，用于母线能量的释放。
本发明还提供一种适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统。
应说明的是，所述串并联多端口柔性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、双极性输出逆变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、双极性输出逆变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。
应说明的是，所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统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潮流调节等效电压分配的计算在一级控制器中实现控制，双极性输出逆变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。
实施例2
参照图13，本发明使用串并联多端口柔性互联装置实现双馈线互联的装置拓扑和系统连接；所述串并联多端口柔性互联装置包括一个三相级联全桥拓扑的双极性输出逆变器和与之串联的潮流调节模块。该潮流调节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；通过调节串联在馈线上的潮流调节等效电压和双极性输出逆变器的交流输出端口电压的交流成分的幅值相位，一方面实现串并联多端口柔性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13所示的串并联多端口柔性互联装置实现的双馈线互联系统，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双极性输出逆变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双极性输出逆变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，表示双极性输出逆变器交流输出端口的电压的交流成分矢量表达式，Vlink为三相公共连接母线电压平均值，Vdc表示双极性输出逆变器交流输出端口电压的直流成分表达式，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，表示双极性输出逆变器支路电流的共轭矢量表达式，Icir为双极性输出逆变器内部直流环流。通过调节Vdc与的幅值大小，使得上述方程成立，即实现串并联多端口柔性互联装置的内部能量平衡。
实施例3
参照图14，使用串并联多端口柔性互联装置实现三条馈线互联。该实施例中，串并联多端口柔性互联装置包括一个三相级联全桥拓扑的双极性输出逆变器和与之串联的潮流调节模块。该潮流调节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三条交流馈线一一相连。通过调节串联在馈线上的潮流调节等效电压和双极性输出逆变器的交流输出端口电压的交流成分的幅值相位，一方面实现串并联多端口柔性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，实现串并联多端口柔性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两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 2018b软件针对系统进行仿真验证，仿真参数如表1所示。
表1
仿真实例一：
由串并联多端口柔性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，装置每相包含两个半桥型逆变器，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。双极性输出逆变器与公共连接母线直接相连，通过输出直流分量注入直流环流，实现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。双极性输出逆变器对馈线1上的无功功率进行补偿，对应的控制环为双极性输出逆变器控制环。
实施方案一的串并联多端口柔性互联装置在配网馈线上潮流调节等效电压的分配方法，考虑简化性取
为验证串并联多端口柔性互联装置的潮流主动控制能力，仿真设定了三种运行工况。
工况一：节点1发出0.6p.u.无功功率，节点2发出0.8p.u.有功功率，发出0.6p.u.无功功率，仿真有功功率重载和无功功率重载的情况。
工况二：节点1发出0.6p.u.无功功率，节点2吸收0.8p.u.有功功率，发出0.6p.u.无功功率，仿真有功功率重载且反向，无功功率重载的情况。
工况三：节点1发出0.6p.u.无功功率，节点2发出0.3p.u.有功功率，发出0.6p.u.无功功率，仿真有功功率轻载，无功功率重载的情况。
图15、图16、图17分别为实施方案一中工况一到工况三的仿真结果，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，三相双极性输出逆变器子模块电容电压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，串并联多端口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。
实施方案二：
由串并联多端口柔性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14，实施方案二的控制方法如图6～8所示。串并联多端口柔性互联装置包含三个半桥型逆变器，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。双极性输出逆变器与公共连接母线直接相连，通过输出直流分量注入直流环流，实现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。双极性输出逆变器对馈线1上的无功功率进行补偿，对应的控制环为双极性输出逆变器控制环。
实施方案二的串并联多端口柔性互联装置在配网馈线上潮流调节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0.6p.u.无功功率，节点2发出0.6p.u.有功功率，发出0.4p.u.无功功率，节点3发出0.2p.u.有功功率，发出0.2p.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、三相双极性输出逆变器子模块电容电压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，串并联多端口柔性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。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。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (23)
1.一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，其特征在于：包括，
所述串并联多端口柔性互联装置包括一个双极性输出逆变器以及与之串联的多端口柔性互联模块；
所述双极性输出逆变器具备输出电压双极性以及无功功率交互功能，可以从系统吸收无功功率，也可以为系统提供无功功率；
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并且彼此互相并联的单极性输出逆变器，单极性输出逆变器的交流输出端口与馈线互联，通过调节串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的幅值和相位，实现馈线有功功率和无功功率的主动控制；将串联在馈线间的单极性输出逆变器交流输出端口电压的交流成分定义为潮流调节等效电压，将多端口柔性互联模块定义为潮流调节模块。
2.如权利要求1所述的一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，其特征在于：所述潮流调节模块包括与所述单极性输出逆变器并联的第二单极性输出逆变器；第二单极性输出逆变器能够实现双极性输出逆变器与馈线侧单极性输出逆变器的连接；
通过调节所述第二单极性输出逆变器交流输出端口电压的频率、幅值和相位，向双极性输出逆变器注入环流，实现所述潮流调节模块的公共连接母线电压稳定。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，其特征在于：所述潮流调节模块的单极性输出逆变器或第二单极性输出逆变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单极性输出逆变器，还可以是模块化多电平单相换流器。
4.如权利要求1～3所述的一种适用于配电网的具备主动潮流控制能力的串并联多端口柔性互联装置，其特征在于：所述双极性输出逆变器的拓扑可以是两电平全桥型逆变器，也可以三电平全桥型逆变器，或者其他可实现功率双向流动的双极性输出逆变器，还可以是子模块采用两电平、三电平全桥拓扑级联双极性输出逆变器。
5.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性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、双极性输出逆变器控制环和公共连接母线电压平衡控制环；
所述串并联多端口柔性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。
6.如权利要求5所述的适用于所述串并联多端口柔性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
所述双极性输出逆变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
和双极性输出逆变器三相电容电压之和稳定为参考值
其输出为双极性输出逆变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三相公共连接母线电压均稳定为参考值
7.如权利要求6所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法，其特征在于：所述线路潮流控制环输出为，
其中，
为与定无功功率控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；
为与潮流控制馈线相连的单极性输出逆变器交流输出端口的输出电压的交流成分的参考值；下标i表示第i条馈线为定无功功率控制馈线，下标j表示第j条潮流控制馈线。
8.如权利要求7所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制方法，其特征在于：所述双极性输出逆变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。
9.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中双极性输出逆变器相间电压均衡的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括，双极性输出逆变器各相输出直流分量的偏移量
计算方程：
其中，
为双极性输出逆变器k相电流交流成分的d轴分量参考值，∑VSMk为双极性输出逆变器k相电容电压之和的瞬时值，kp6,kp7为比例积分控制器比例环节增益系数，ki6,ki7为比例积分控制器积分环节增益系数。
10.如权利要求9所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中双极性输出逆变器相间电压均衡的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括，根据双极性输出逆变器各相子模块电容总电压的偏差，调节双极性输出逆变器各相输出的直流分量，在不影响潮流调节模块母线电容电压平衡的情况下控制双极性输出逆变器各相的有功交换，达到双极性输出逆变器相间电压的一致。
11.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其特征在于：所述电压分配方法满足以下基本条件方程：
令第1条馈线为定无功功率控制馈线，
为所述串并联多端口柔性互联装置在第k条馈线上的单极性输出逆变器交流输出端口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条馈线之间的潮流调节等效电压表达式，
为第k条馈线上的交流电流的共轭矢量表达式，n为通过所述串并联多端口柔性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串并联多端口柔性互联装置，在配网馈线上单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法为满足所述基本条件方程的任何一组
解。
12.如权利要求11所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其特征在于：所述分配方法包括令
13.如权利要求12所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其特征在于：所述分配方法包括使
最小，即
的选取满足
最小。
14.如权利要求13所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其特征在于：所述分配方法包括使
的选取满足
取到最小值。
15.如权利要求14所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置中单极性输出逆变器交流输出端口电压的分配方法，其特征在于：所述分配方法还包括任何一种满足所述基本条件方程的选取方式。
16.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的启动方法，其特征在于：所述串并联多端口柔性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，经过二极管构成的不控整流电路对串并联多端口柔性互联装置内的电容进行充电；
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，将串并联多端口柔性互联装置内的电容电压充至其额定值附近；
所述第三阶段为斜坡升压阶段，所述第二阶段充电结束后，切除限流电阻，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双极性输出逆变器控制环中的电压控制外环。
17.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其特征在于：所述方法包括，
交流馈线区域保护完成对故障馈线及故障点的判断后，发送跳闸信号给柔性互联装置；
装置将全部开关闭锁，经死区时间保护后，触发潮流调节模块的晶闸管旁路开关，切断馈线与公共连接母线的功率交互通道，保护潮流调节模块；
将装置对应端口出口处的断路器跳闸，切除与故障馈线的连接，根据装置公共连接母线电容以及双极性输出逆变器直流侧电容的电压是否超过设定值，选择是否投切直流卸荷电路，将各部分的直流电压维持在安全范围内。
18.如权利要求17所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其特征在于：所述方法还包括，
每个单极性输出逆变器的下桥臂各配有一个与之并联的晶闸管旁路开关，由两个反向并联的晶闸管和串联的电感构成，可实现单极性输出逆变器的快速旁路，将串联在馈线上的电压钳位至0V附近。
19.如权利要求18所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置在馈线故障情况下的保护方法，其特征在于：所述方法还包括，
公共连接母线电容，以及双极性输出逆变器直流侧电容，均并联了直流卸荷电路，用于母线能量的释放。
20.一种如权利要求1～4任一种所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统采用集中式控制架构，即线路潮流控制环、双极性输出逆变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。
21.如权利要求20所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统，也可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。
22.如权利要求21所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统，也可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。
23.如权利要求22所述的适用于所述串并联多端口柔性互联装置的控制系统，其特征在于：所述控制器为具备实现控制环能力的硬件设备。
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