CN116526491A - 柔性分相互联装置、及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种柔性分相互联装置，该装置包括变流模块、分相互联开关模块、控制模块、分相功率测量模块，其中，变流模块与控制模块、分相互联开关模块连接，变流模块包括多个功率调控支撑单元，多个功率调控支撑单元与直流母线连接；分相互联开关模块与控制模块、配电网台区连接，分相互联开关模块用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元，向配电网台区分相输出不同功率；分相功率测量模块与控制模块连接，用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，互联台区包括多个配电网台区，控制模块用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。

Description

柔性分相互联装置、及其控制方法
技术领域
本发明涉及配电技术领域，尤其涉及一种柔性分相互联装置、及其控制方法。
背景技术
随着新型电力系统构建推进，大量低压分布式光伏接入配电台区，电源单相接入、输出功率不可控，且低压分布式光伏和家用负荷的时序不匹配，导致配电台区三相不平衡问题极其突出。
现有阶段随着农业灌溉、“以电代柴”炒茶、养殖、旅游和季节性返乡等使得配变台区重过载、极端轻载问题更加严重。当前主要通过投切负荷、配变增容、安装换相开关等手段来解决重过载、极端轻载和三相不平衡问题，但缺乏系统性，以局部治理为主，问题解决不彻底，治理效果不佳，且存在停电操作影响供电可靠性、设备灵活性不足等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了一种柔性分相互联装置、及其控制方法。本申请能够根据功率调控需求，灵活分相输出互联台区所需功率，提升了装置的灵活性和利用效率，同时保证装置的可靠性。
一种柔性分相互联装置，装置包括变流模块、分相互联开关模块、控制模块、分相功率测量模块，其中，
变流模块与控制模块、分相互联开关模块连接，变流模块包括多个功率调控支撑单元，多个功率调控支撑单元与直流母线连接；
分相互联开关模块与控制模块、配电网台区连接，分相互联开关模块用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元，向配电网台区分相输出不同功率；
分相功率测量模块与控制模块连接，用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，互联台区包括多个配电网台区，控制模块用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。
一种柔性分相互联装置，装置包括变流模块、分相互联开关模块、控制模块、分相功率测量模块，其中，
变流模块与控制模块、分相互联开关模块连接，变流模块包括多个功率调控支撑单元，多个功率调控支撑单元与直流母线连接；
分相互联开关模块与控制模块、配电网台区连接，分相互联开关模块用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元，向配电网台区分相输出不同功率；
分相功率测量模块与控制模块连接，用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，互联台区包括多个配电网台区，控制模块用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。
可选地，变流模块还包括一个支撑电容，其中，每一个功率调控支撑单元分别与分相互联开关模块连接，支撑电容用于稳定变流模块的电压。
可选地，当分相互联开关模块为三相三线制结构时，分相互联开关模块包括A相线、B相线、C相线，A相线、B相线、C相线均与配电网台区连接，变流模块中的每一个功率调控支撑单元分别与A相线、B相线、C相线连接。
可选地，分相互联开关模块还包括多个断路器，每一个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与A相线、B相线、C相线连接；当柔性分相互联装置处于功率调节状态时，每一个功率调控支撑单元与A相线、B相线、C相线之间的三个断路器只有一个处于闭合状态。
可选地，当分相互联开关模块为三相四线制结构时，分相互联开关模块包括A相线、B相线、C相线、中性线，A相线、B相线、C相线与配电网台区连接，变流模块中的一个功率调控支撑单元与中性线连接，剩余的每一个功率调控支撑单元分别与A相线、B相线、C相线连接。
可选地，分相互联开关模块还包括多个断路器，除去与中性线连接的功率调控支撑单元，剩余的每一个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与A相线、B相线、C相线连接；当柔性分相互联装置处于功率调节状态时，功率调控支撑单元与A相线、B相线、C相线之间的三个断路器只有一个处于闭合状态。
可选地，根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，包括：
计算互联台区A、B、C三相功率与互联台区的平均功率的差值；
根据互联台区A、B、C三相功率与互联台区的平均功率的差值和互联台区偏离经济运行功率的最大差值计算变流模块的容量；
根据变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元的能够提供的功率；
根据每个功率调控支撑单元的能够提供的功率与互联台区A、B、C三相需求功率分别计算互联台区A、B、C三相需要接入的功率调控支撑单元的数量；
根据计算的功率调控支撑单元的数量，通过闭合分相互联开关模块的A、B、C三相的断路器控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
可选地，根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，包括：
根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值；
根据三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值得到变流模块的容量；
根据变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率；
根据互联台区的A、B、C三相实时功率，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率；
根据三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的配电网台区未处于经济运行功率区间时，计算配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值；
根据三相不平衡调节需求功率和三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率；
根据分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
一种柔性分相互联装置的控制方法，应用于如权利要求1至7任一项的柔性分相互联装置，方法包括：
获取互联台区A、B、C三相的实时功率，互联台区包括多个配电网台区；
根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。
可选地，根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率，具体包括：
根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值；
根据三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值得到变流模块的容量；
根据变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率；
根据互联台区的A、B、C三相实时功率，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率；
根据三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的配电网台区未处于经济运行功率区间时，计算配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值；
根据三相不平衡调节需求功率和三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率；
根据分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
可选地，方法还包括：
获取配电网台区进行调节后的调节功率；
根据调节功率和预设的目标功率得到最大补偿误差；
根据最大补偿误差判断功率调控支撑单元是否能够满足预设的条件；
当功率调控支撑单元不能够满足预设的条件时，对功率调控支撑单元能够调节的功率进行调整。
采用本发明实施例，具有如下有益效果：
本实施例提供一种柔性分相互联装置，装置包括变流模块、分相互联开关模块、控制模块、分相功率测量模块，其中，变流模块与控制模块、分相互联开关模块连接，变流模块包括多个功率调控支撑单元，多个功率调控支撑单元与直流母线连接；分相互联开关模块与控制模块、配电网台区连接，分相互联开关模块用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元，向配电网台区分相输出不同功率；分相功率测量模块与控制模块连接，用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，互联台区包括多个配电网台区，控制模块用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。柔性分相互联装置可以根据分相互联开关模块中接入配电网台区电路中不同数量的功率调控支撑单元，灵活组合输出的功率大小，从而实现分相输出不同功率。进一步地，根据功率调控需求，灵活输出配电网台区所需功率，提升了装置的灵活性和利用效率，同时保证装置的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为本申请第一个实施例中柔性分相互联装置的结构示意图；
图2为本申请第一个实施例中分相互联开关模块内部示意图；
图3为本申请第二个实施例中分相互联开关模块内部示意图；
图4为本申请第一个实施例中功率调控支撑单元的内部示意图；
图5为本申请第一个实施例中柔性分相互联装置的控制方法的流程图；
图6为本申请第一个实施例中柔性分相互联装置的控制方法步骤S602的流程图；
图7为本申请第二个实施例中柔性分相互联装置的控制方法的流程图；
图8为本申请第一个实施例中控制模块的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本申请一个实施例中柔性分相互联装置的结构示意图。参照图1，柔性分相互联装置100包括变流模块110、分相互联开关模块120、控制模块130。柔性分相互联装置100包括变流模块110、分相互联开关模块120、控制模块130、分相功率测量模块140，其中，变流模块110与控制模块130、分相互联开关模120块连接，变流模块110包括多个功率调控支撑单元1101，多个功率调控支撑单元1101与直流母线101连接。具体地，请参照图1，控制模块130包括系统控制器1301和功率模块控制器1302。功率模块控制器1302与变流模块110连接。系统控制器1301用于控制功率模块控制器1302，功率模块控制器1302用于控制变流模块110中接入的功率调控支撑单元1101的数量。
分相互联开关模块120与控制模块130、配电网台区10连接。具体地，请参照图1，控制模块130还包括断路器控制器1303，断路器控制器1303与分相互联开关模块120连接。系统控制器1301用于控制断路器控制器1303，断路器控制器1303用于控制分相互联开关模块120中断路器的状态。分相互联开关模块120用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元1101，向配电网台区10分相输出不同功率。分相功率测量模块140与控制模块130连接，分相功率测量模块140用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，互联台区包括多个配电网台区，控制模块130用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块120的功率调控支撑单元1101的数量，以向配电网台区10分相输出可控功率。也就是控制模块130用于计算变流模块110和分相互联开关模块120的控制策略；控制策略包括变流模块110接入的功率调控支撑子模块1101的数量，以及分相互联开关模块120的中各个断路器的状态。
请结合参看图1，其为本申请一个实施例中分相互联开关模块和控制模块连接示意图。在本实施例中，分相互联开关模块120和控制模块130连接，分相互联开关模块120用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元1101，向配电网台区10分相输出不同功率。进一步地，分相互联开关模块120的主要作用是实现不同数量的功率调控支撑单元1101的接入配电网台区10，分相互联开关模块120根据控制模块130的指令，向配电网台区10的各相线输出不同功率。分相互联开关模块120内部包含多个开关，在本实施例中，开关为断路器。这些开关能够根据控制模块130的指令，接入或断开每一相与功率调控支撑单元1101的连接，实现对功率的精确调节。
上述实施例通过控制与每个功率调控支撑单元相连的断路器的状态，可以实现对应的功率调控支撑单元的接入与断开。根据A、B、C三相分别所需要的功率，可以灵活地组合每相输出的功率大小，从而实现分相灵活功率控制。
控制模块130与分相互联开关模块120连接，用于控制接入分相互联开关模块120的功率调控支撑单元1101的数量。进一步地，控制模块130可以根据配电网台区10的实际负荷需求、设备运行状态等信息，计算出所需接入的功率调控支撑单元1101的数量，从而实现利用分相互联开关模块120对接入配电网台区的每一相的功率调控支撑单元1101的数量的精确控制。
具体地，请结合参看图1，其为本申请第一个实施例中控制模块内部结构示意图，控制模块130包括系统控制器1301、功率模块控制器1302、断路器控制器1303。
其中，分相功率读取模块140用于读取A、B、C三相的实时功率，通过无线信号传输将A、B、C三相的实时功率数据传输到系统控制器1301。系统控制器1301计算得到A、B、C三相所需的功率分别为ΔPA、ΔPB、ΔPC。假设功率调控支撑模块110中每个功率调控支撑单元1101能够提供的功率为S，计算得到的三相功率需求分别确定需要投入的功率调控支撑单元1101的数量，即nA＝ΔPA/S、nB＝ΔPB/S、nC＝ΔPC/S，系统控制器1301通过无线信号给功率模块控制器1302、断路器控制器1303下发指令。功率模块控制器1302根据指令通过电信号控制对应数量的功率调控支撑单元1101接入，断路器控制器1303根据指令通过电信号控制A、B、C三相上处于闭合状态的断路器数量分别为nA、nB、nC，使得对应数量的功率调控支撑单元接入，完成分相调节功能。
上述模块通过控制模块的调控，能够实现对电力资源的合理分配和有效利用。进一步地，本申请在电网中实现电力资源的合理分配和有效利用。通过各个模块和单元的协同工作，确保电网的稳定性和可靠性得到提高。
上述实施例，通过柔性分相互联装置可以实现对配电网台区各相线的灵活、精确的功率调节。在负荷需求变化或设备故障等情况下，控制模块能够实时调整各功率调控支撑单元的工作状态，确保电力系统的稳定运行。此外，本发明的操作简便，效率较高，有利于提高配电网的调度水平，满足现代电力系统对于灵活性和可靠性的需求。
请结合参看图2，其为本申请第一个实施例中分相互联开关模块内部示意图。在本实施例中，变流模块110还包括一个支撑电容1102，其中，每一个功率调控支撑单元1101分别与分相互联开关模块120连接，支撑电容1102用于稳定变流模块的电压。具体地，为了确保变流模块110在不同工作条件下的电压稳定，还包括一个支撑电容1102。支撑电容1102的一端与直流母线101的正极连接，支撑电容1102的另一端与直流母线101的负极连接。每个功率调控支撑单元1101都分别与分相互联开关模块120连接。支撑电容1102则用于维持变流模块110电压的稳定性。
在本申请的第一个实施例中，当分相互联开关模块为三相三线制结构时，分相互联开关模块120包括A相线、B相线、C相线，A相线、B相线、C相线均与配电网台区连接，变流模块110中的每一个功率调控支撑单元分别与A相线、B相线、C相线连接。具体地，在分相互联开关模块120采用三相三线制结构的情况下，A相线、B相线和C相线分别与配电网台区的电路相连接，同时变流模块110中的每个功率调控支撑单元1101也分别与这些相线相连接。这样的设计使得柔性分相互联装置能够更好地适应不同类型的配电网，满足各种应用场景的需求。
进一步地，分相互联开关模块还包括多个断路器1201，每一个功率调控支撑单元1101通过三个断路器分别与A相线、B相线、C相线连接。具体地，每个功率调控支撑单元1101都通过三个断路器1201分别与A相线、B相线和C相线相连接。这样的设计可以确保在不同工作状态下，通过控制分相互联开关模块120中断路器1201接入相别和状态，实现对各相线的精确控制，从而提高整个电力系统的调节性能。
在本实施例中，当柔性分相互联装置100处于功率调节状态时，每一个功率调控支撑单元与A相线、B相线、C相线之间的三个断路器只有一个处于闭合状态。根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，本实施例中，互联台区包括第一配电网台区和第二配电网台区，计算互联台区A、B、C三相功率与互联台区的平均功率的差值，具体利用下述步骤：假设一个互联台区具有N个配电网台区，S0＝S1+S2+。。。+Sn。互联台区的配变容量为S0。本实施例以2个配电网台区构成的互联台区为例，即S0＝S1+S2。
根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值。其中，互联台区的经济运行负载区间为[K1，K2]，Pj1＝S0*K1，Pj2＝S0*K2，互联台区的经济运行功率区间为[Pj1，Pj2]，根据第一配电网台区的最大的三相不平衡度(P1a，P1b，P1c)和第二配电网台区的最大的三相不平衡度(P2a，P2b，P2c)得到每一个配电网台区与互联台区的平均功率的差值(Pv1、Pv2、Pv3、Pv4、pv5、Pv6)，Pav为配变后每一相的功率，P1为三相不平衡调节功率，P2为偏离经济运行功率区间的最大差值，根据历史运行数据得到Pmax和Pmin，Pmax为配电网台区运行时负荷的最大值，Pmin为配电网台区运行时负荷的最小值。
Pav＝(P1a+P1b+P1c+P2a+P2b+P2c)/6，
Pv1＝|Pav-P1a|，
Pv2＝|Pav-P1b|，
Pv3＝|Pav-P1c|，
Pv4＝|Pav-P2a|，
Pv5＝|Pav-P2b|，
Pv6＝|Pav-P2c|，
P1＝Pv1+Pv2+Pv3+Pv4+pv5+Pv6
P2＝max(丨Pmax-Pj1丨，丨Pmax-Pj2丨，丨Pmin-Pj1丨，丨Pmin-Pj2丨)
根据所述三相不平衡调节功率和所述偏离经济运行功率区间的最大差值得到所述变流模块的容量，Pk为变流模块的容量PK＝P1+P2。
根据所述变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率。S为每个功率调控支撑单元能够提供的功率，S＝PK/n。
根据所述互联台区的A、B、C三相实时功率，第一配电网台区A、B、C三相实时功率为(P1a’，P1b’，P1c’)和第二配电网台区的A、B、C三相实时功率为(P2a’，P2b’，P2c’)，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率。ΔP1a、ΔP1b、ΔP1c为三相不平衡调节需求功率，ΔP1a为A相不平衡调节需求功率；ΔP1b为B相不平衡调节需求功率；ΔP1c为C相不平衡调节需求功率；
Pav’＝(P1a’+P1b’+P1c’+P2a’+P2b’+P2c’)/6
ΔP1a＝|Pav’-P1a’|+|Pav’-P2a’|
ΔP1b＝|Pav’-P1b’|+|Pav’-P2b’|
ΔP1c＝|Pav’-P1c’|+|Pav’-P2c’|
ΔP1＝ΔP1a+ΔP1b+ΔP1c
根据所述三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的所述配电网台区未处于所述经济运行功率区间时，计算所述配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值。PN1为调节后的第一配电网台区的功率；PN2为调节后的第二配电网台区的功率。
根据所述三相不平衡调节需求功率和所述三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率。ΔPa为A相的需求功率，ΔPb为B相的需求功率，ΔPc为C相的需求功率。
ΔPa＝ΔP1a+ΔP2a
ΔPb＝ΔP1b+ΔP2b
ΔPc＝ΔP1c+ΔP2 c
根据所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合所述分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
nA＝ΔPA/S
nB＝ΔPB/S
nC＝ΔPC/S
其中，nA为A相需要接入的功率调控支撑单元的数量，nB为B相需要接入的功率调控支撑单元的数量，nC为C相需要接入的功率调控支撑单元的数量。
在本实施例中，系统控制器1301通过无线信号给功率模块控制器1302下发指令，功率模块控制器1302通过电信号控制对应数量的功率调控支撑单元1101接入，同时系统控制器1301通过无线信号给断路器控制器1303下发指令，断路器控制器1303通过电信号控制A、B、C三相上处于闭合状态的断路器1201数量分别为nA、nB、nC。从而实现控制分相互联开关模块120中断路器1201的接入相别和状态。
利用上述实施例在实际应用中可以带来诸多优势。首先，通过利用断路器实现相线之间的隔离，可以降低相间短路的风险，从而提高系统的安全性。其次，柔性分相互联装置可以根据不同的需求，灵活地调整各相线的功率，从而提高整个电力系统的运行效率。最后，这种设计还有助于实现对各相线的均衡负荷分配，避免某一相线过载，确保电力系统的稳定运行。
请结合参看图3，其为本申请第二个实施例中分相互联开关模块内部示意图。在本申请的第二个实施例中，分相互联开关模块150为三相四线制结构，其中，分相互联开关模块150包括A相线、B相线、C相线、中性线N，A相线、B相线、C相线与配电网台区10连接，变流模块110中的一个功率调控支撑单元1101与中性线N连接，剩余的每一个功率调控支撑单元1101分别与A相线、B相线、C相线连接。分相互联开关模块150还包括多个断路器1501，除去与中性线N连接的功率调控支撑单元1101，与中性线N连接的功率调控支撑单元1101的功率是固定的。剩余的每一个功率调控支撑单元1101通过三个断路器1501分别与A相线、B相线、C相线连接。当柔性分相互联装置150处于功率调节状态时，功率调控支撑单元与A相线、B相线、C相线之间的三个断路器1501只有一个处于闭合状态。
当分相互联开关模块为三相四线制结构时，分相互联开关模块包括A相线、B相线、C相线、中性线。A相线、B相线、C相线与配电网台区10的电路相连接。变流模块中的一个功率调控支撑单元与中性线相连接，该功率调控支撑单元满足中性线的功率需求。剩余的每个功率调控支撑单元分别与A相线、B相线、C相线相连接。分相互联开关模块还包括多个断路器，每个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与A相线、B相线、C相线相连接。当柔性分相互联装置处于功率调节状态时，功率调控支撑单元与A相线、B相线、C相线之间的三个断路器中只有一个处于闭合状态。具体地，根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量的步骤请参照上述公式(1.1)至(4.3)中描述的内容。请结合参看图4，其为本申请第一个实施例中功率调控支撑单元的内部示意图。功率调控支撑单元包括功率半导体器件，功率半导体器件包含整流器件、自关断器件和功率IC，整流器件包含二极管和晶闸管等，自关断器件包含GTO、GTR、MOSFET、IGBT，功率IC可以理解成功率型IPM模块。本实施例中以包含续流二极管和绝缘栅双极型晶体管的功率调控支撑单元为例。
功率调控支撑单元1101包括第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2，其中，第一续流二极管D1和绝缘栅双极型晶体管T1构成第一子单元G11。第二续流二极管D2和绝缘栅双极型晶体管T2构成第一子单元G12。
其中，绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)包括栅极，集电极和发射极。它的两个集电极和发射极与通过电流的电导路径相关联，而它的第三个栅极用于控制设备。
第一子单元G11的正极为功率调控支撑单元1101的正极，第一子单元G11的负极与第二子单元G12的正极连接，第二子单元G12的负极为功率调控支撑单元1101的负极。
进一步地，第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极与直流母线101的正极连接；第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极与第一续流二极管D1的负极连接，第一绝缘栅双极型晶体管T1的发射极与第一续流二极管D1的正极电连接；第一绝缘栅双极型晶体管T1的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的集电极连接；第二绝缘栅双极型晶体管T2的集电极与第二续流二极管D2的负极连接，第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极与第二续流二极管D2的正极电连接；第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极与直流母线101的负极连接。
这种设计可以在三相三线制结构或者三相四线制结构的电力系统中实现功率调控和分相互联，适应复杂的电力需求，提高系统的稳定性和效率。同时，通过使用绝缘栅双极型晶体管和续流二极管，实现功率调控支撑单元能够实现对电流的高效控制，进一步提高系统的运行性能。
请结合参看图5，其为本申请第一个实施例中柔性分相互联装置的控制方法的流程图。本实施例提供的柔性分相互联装置的控制方法具体包括下述步骤：
步骤S601，获取互联台区A、B、C三相的实时功率，互联台区包括多个配电网台区。在本实施例中，利用分相功率读取装置获取柔性分相互联装置所在的互联台区中A、B、C三相电的实时功率。分相功率读取装置为实时监测设备，收集A、B、C三相电的实时功率数据。
步骤S602，根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。在本实施例中，控制模块根据每一相的需求功率，计算所需接入的功率调控支撑单元数量，以满足各相电的功率需求。每一个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与A、B、C三相电连接。通过控制断路器的相别状态，向配电网台区分相输出可控功率根据实时功率计算A、B、C三相电的需求功率。具体内容请参照步骤S6021-S6025以及请参照上述公式(1.1)至(4.3)中描述的内容。
请结合参看图6，其为本申请第一个实施例中步骤S602的流程图。本实施例中步骤S602，根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率，具体包括下述步骤：
步骤S6021，根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值。
步骤S6022，根据三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值得到变流模块的容量。
步骤S6023，根据变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率。
步骤S6024，根据互联台区的A、B、C三相实时功率，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率。
步骤S6025，根据三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的配电网台区未处于经济运行功率区间时，计算配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值。
步骤S6026，根据三相不平衡调节需求功率和三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率。
步骤S6027，根据分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
本实施例具体内容请参照申请文件上述相关部分的描述。
请结合参看图7，其为本申请第二个实施例中柔性分相互联装置的控制方法的流程图。
步骤S701，获取配电网台区进行调节后的调节功率。在本实施例中，设定调节后的调节功率为P3。
步骤S702，根据调节功率和预设的目标功率得到最大补偿误差。在本实施例中，预设的目标功率为P4，最大补偿误差为σmax，σ＝|P3-P4|。
步骤S703，根据最大补偿误差判断功率调控支撑单元是否能够满足预设的条件。在本实施例中，判断S是否满足S≤σmax，即PK/n≤σmax。
步骤S704，当功率调控支撑单元不能够满足预设的条件时，对功率调控支撑单元能够调节的功率进行调整。本实施例中其他具体内容请参照申请文件上述相关部分的描述。
本实施例通过对柔性分相互联装置的控制能够实现对配电网台区的电力需求的高效满足，改善电力系统的稳定性和可靠性。进一步地，根据上述设定的目标改善功率和最大补偿误差来确定变流器功率调控支撑模块数量的方式。通过这种方式，实现对分相互联装置功率调控的优化。同时，上述柔性分相互联装置的控制方法还能够更好地应对现有电网中的三相不平衡、重过载、极端轻载等问题，有助于实现新型电力系统建设的目标，还实现负载平衡，减轻电网压力，提高电能利用效率。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述的任一项方法的步骤。具体地，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
请结合参看图8，其为一个实施例中控制模块的内部结构示意图。控制模块130包括存储器910和处理器920，存储器910存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器920执行上述任一项方法的步骤。
控制模块130还包括通过系统总线930连接的处理器920、存储器910和网络接口940。其中，存储器910包括非易失性存储介质和内存储器。该控制模块130的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器920执行时，可使得处理器920实现柔性分相互联装置的控制方法。该内存储器910中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行柔性分相互联装置的控制方法。
其中，存储器910至少包括一种类型的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器910在一些实施例中可以是控制模块130的内部存储单元，例如控制模块130的硬盘。存储器910在另一些实施例中也可以是控制模块130的外部存储设备，例如控制模块130上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字卡(SecureDigital，SD)，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器910还可以既包括控制模块130的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器910不仅可以用于存储安装于控制模块130的应用软件及各类数据，例如柔性分相互联装置的控制方法的计算机程序等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据，例如柔性分相互联装置的控制方法执行产生的数据等。处理器920在一些可行的实施例中可以中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
具体地，处理器920执行柔性分相互联装置的控制方法的计算机程序以控制控制模块130实现柔性分相互联装置的控制方法。
进一步地，控制模块130还可以包括系统总线930可以是外设部件互连标准总线(peripheral component interconnect，简称PCI)或扩展工业标准结构总线(extendedindustry standard architecture，简称EISA)等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
具体地，控制模块130还可以包括网络接口940网络接口可选的可以包括有线网络接口和/或无线网络接口(如WI-FI网络接口、蓝牙网络接口等)，通常用于在控制模块130与其他设备之间建立通信连接，例如，控制模块130与波形显示设备之间的通信连接。
在另一些可行的实施例中，控制模块130还可以包括显示组件(图未示)。显示组件可以是LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示组件也可以适当的称为显示装置或显示单元，用于显示在控制模块130中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图8仅示出了具有组件910-940以及实现柔性分相互联装置的控制方法的控制模块130，本领域技术人员可以理解的是，图8示出的结构并不构成对控制模块130的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。由于控制模块130采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。
此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本发明的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种柔性分相互联装置，其特征在于，所述装置包括变流模块、分相互联开关模块、控制模块、分相功率测量模块，其中，
所述变流模块与所述控制模块、所述分相互联开关模块连接，所述变流模块包括多个功率调控支撑单元，多个功率调控支撑单元与直流母线连接；
所述分相互联开关模块与所述控制模块、配电网台区连接，所述分相互联开关模块用于通过接入不同数量的功率调控支撑单元，向所述配电网台区分相输出不同功率；
所述分相功率测量模块与所述控制模块连接，用于测量互联台区中A、B、C三相电的功率，所述互联台区包括多个配电网台区，所述控制模块用于根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向所述配电网台区分相输出可控功率。
2.根据权利要求1所述的柔性分相互联装置，其特征在于，所述变流模块还包括一个支撑电容，其中，每一个功率调控支撑单元分别与所述分相互联开关模块连接，所述支撑电容用于稳定所述变流模块的电压。
3.根据权利要求1所述的柔性分相互联装置，其特征在于，当所述分相互联开关模块为三相三线制结构时，所述分相互联开关模块包括A相线、B相线、C相线，所述A相线、所述B相线、所述C相线均与所述配电网台区连接，所述变流模块中的每一个功率调控支撑单元分别与所述A相线、所述B相线、所述C相线连接。
4.根据权利要求3所述的柔性分相互联装置，其特征在于，所述分相互联开关模块还包括多个断路器，所述每一个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与所述A相线、所述B相线、所述C相线连接；当所述柔性分相互联装置处于功率调节状态时，所述每一个功率调控支撑单元与所述A相线、所述B相线、所述C相线之间的三个断路器只有一个处于闭合状态。
5.根据权利要求1所述的柔性分相互联装置，其特征在于，当所述分相互联开关模块为三相四线制结构时，所述分相互联开关模块包括A相线、B相线、C相线、中性线，所述A相线、所述B相线、所述C相线与配电网台区连接，所述变流模块中的一个功率调控支撑单元与中性线连接，剩余的每一个功率调控支撑单元分别与所述A相线、所述B相线、所述C相线连接。
6.根据权利要求5所述的柔性分相互联装置，其特征在于，所述分相互联开关模块还包括多个断路器，除去与所述中性线连接的功率调控支撑单元，剩余的每一个功率调控支撑单元通过三个断路器分别与所述A相线、所述B相线、所述C相线连接；当所述柔性分相互联装置处于功率调节状态时，所述功率调控支撑单元与所述A相线、所述B相线、所述C相线之间的三个断路器只有一个处于闭合状态。
7.根据权利要求4或6所述的柔性分相互联装置，其特征在于，根据互联台区中A、B、C三相功率控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，包括：
根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值；
根据所述三相不平衡调节功率和所述偏离经济运行功率区间的最大差值得到所述变流模块的容量；
根据所述变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率；
根据所述互联台区的A、B、C三相实时功率，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率；
根据所述三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的所述配电网台区未处于所述经济运行功率区间时，计算所述配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值；
根据所述三相不平衡调节需求功率和所述三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率；
根据所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合所述分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
8.一种柔性分相互联装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的柔性分相互联装置，所述方法包括：
获取互联台区A、B、C三相的实时功率，所述互联台区包括多个配电网台区；
根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率。
9.根据权利要求8所述的柔性分相互联装置的控制方法，其特征在于，所述根据互联台区A、B、C三相的实时功率控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量，以向配电网台区分相输出可控功率，具体包括：
根据历史时间段内互联台区中每一个配电网台区的最大的A、B、C三相不平衡功率得到三相不平衡调节功率和偏离经济运行功率区间的最大差值；
根据所述三相不平衡调节功率和所述偏离经济运行功率区间的最大差值得到所述变流模块的容量；
根据所述变流模块的容量和功率调控支撑单元的总数量计算每个功率调控支撑单元能够提供的功率；
根据所述互联台区的A、B、C三相实时功率，计算配电网台区中三相不平衡调节需求功率；
根据所述三相不平衡调节需求功率对配电网台区进行调节，当调节后的所述配电网台区未处于所述经济运行功率区间时，计算所述配电网台区的三相偏离经济运行功率区间的最小差值；
根据所述三相不平衡调节需求功率和所述三相偏离经济运行功率区间的最小功率得到所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率；
根据所述分相互联开关模块的A、B、C三相的需求功率计算每一相功率调控支撑单元的数量，通过闭合所述分相互联开关模块中A、B、C三相的断路器控制接入所述分相互联开关模块的功率调控支撑单元的数量。
10.根据权利要求9所述的柔性分相互联装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述配电网台区进行调节后的调节功率；
根据所述调节功率和预设的目标功率得到最大补偿误差；
根据所述最大补偿误差判断所述功率调控支撑单元是否能够满足预设的条件；
当所述功率调控支撑单元不能够满足预设的条件时，对所述功率调控支撑单元能够调节的功率进行调整。
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