交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略.pdfVIP

第45 卷 第8 期 2021 年4 月25 日 Vol.45No.8 Apr.25,2021 DOI：10.7500/AEPS20191124007 交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略 1 1 1 1 2 1 窦晓波 ，皇甫霄文 ，全相军 ，胡秦然 ，肖小龙 ，吴在军 （1. 东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096；2. 江苏省电力试验研究院有限公司，江苏省南京市 211103） 摘要：交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱，需要直流配电网提供功率支撑，而直 流配电网受到自身和交流配电网的双重影响，导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显。对 此，文中引入柔性多状态开关（SNOP），并提出一种交直流电压自适应控制策略。首先，分析交流 电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理，通过设计电压前馈控制方法有效 抑制了扰动作用。其次，针对弱交流配电网调节能力不足的问题，设计自适应功率补偿控制方法， 使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额，同时分析了该功率需求对于直 流电压偏差的影响；在此基础上针对直流系统，综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的 自适应虚拟惯性控制方法，并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响，提升了直流系统惯 性。最后，在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型，验证了控制策略的有效性。 关键词：柔性多状态开关；交直流混合配电网；电压自适应控制；电压扰动；虚拟惯性控制； 功率补偿 0 引言 这会危害配电网安全稳定运行，也会影响变流器性 能和效率。因此，研究交直流混合配电网电压控制 随着中低压配电网中新能源种类和应用形式迅 技术对于提高交直流配电网的电能质量和稳定性意 速增加且越来越复杂，其接入和应用的需要已经超 义重大。 过了传统配电网的接纳能力，因此，交直流配电网成 ［1-4］ 目前，对于交直流配电网电压控制的研究主要 为未来的发展趋势 。柔性多状态开关（soft 集中于交直流功率电压协调控制和直流电压自身稳 normallyopenpoint，SNOP）是连接配电网多条馈线 ［11-13］ 定性方面 。文献［14］利用SNOP施加功率扰动 的电力电子装置，能够实现功率的快速灵活调节，其 的方法分析了交流配电网节点电压与有功和无功功 端口通常采用电压源变流器 （voltage source 率的关系，解决了配电网电压波动越限的问题。但 converter，VSC），VSC的拓扑结构主要包括两电平 该方法是对交流电压偏差进行调整，未分析交流侧 式、三电平式、模块化多电平式结构等，模块化多电 电压波动对直流电压动态响应的影响。文献［15］分 平式多应用于高压直流输电，两电平式和三电平式 析了直流电压不稳定机理，即变流器网侧电压、电流 在中低压交直流混合配电网实际工程中应用较为广 和直流负荷电流扰动等多种扰动对直流电压的影 ［5-8］ 泛 。在交直流混合配电网中，交流