高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置，利用高频母线电压与高频电感电流信息，实现模块化多有源桥的多端解耦控制，基于闭环控制，具备较好的鲁棒性与工况适用性，能够有效提升系统的暂态特性。解决了在各个端口均采用单移相控制下，各端口对于工况变换的暂态响应速度较慢的问题。端口对于工况变换的暂态响应速度较慢的问题。端口对于工况变换的暂态响应速度较慢的问题。

【技术实现步骤摘要】
高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统配电网
，特别涉及一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置。

技术介绍

[0002]大量分布式可再生能源的入网，要求传统配电网具备更好的稳定性与更高的灵活度。采用新型电力电子技术的电能路由器，具有灵活的调配与控制能力，可用于对当前“源
‑
网
‑
荷
‑
储”一体的新型电力系统协调优化。此外，电能路由器还具备多端口、多级联、多流向与多形态的功能特性，能够实现端口电气隔离与复杂电能变换。
[0003]相关技术中对现有的基于高频交流母线的四端口电能路由器的拓扑与控制进行了分析，相比于传统直流母线型电能路由器，现有的高频母线电能路由器具有更少的电能变换单元，具备更高的功率密度。高频母线型电能路由器的核心为模块化多有源桥，当下其各个端口均采用单移相控制。在单移相控制下，各端口对于工况变换的暂态响应速度较慢。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置，以解决在各个端口均采用单移相控制下，各端口对于工况变换的暂态响应速度较慢的问题。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法，所述高频交流母线型电能路由器包括通过高频母线相连的多个功率子模块，所述多个功率子模块通过级联或并联的方式组成多电压等级和多功率等级的多个直流端口，所述多端解耦控制方法包括以下步骤：利用50％占空比的移相调制方式对所述多个直流端口进行调制，且直流端口的全桥结构中同一桥臂的器件开关信号互反；采样所述高频母线电压和所述高频母线电流，将所述高频母线视为电压源，对所述多个直流端口的拓扑结构进行简化，将所述直流端口内部的模块化多有源桥拆分为多个端口子系统，进行结构解耦；建立微分算子、所述高频母线电压、高频电感电流和高频电感关系的回路电压方程，对所述回路电压方程进行变换后去除高频分量，并加入锁相环，令所述高频母线电压的q轴分量为零，得到所述高频母线电压的d轴分量，对所述高频电感电流作Park变换，得到所述高频电感电流的dq轴电流分量，在所述高频母线电压的d轴分量和所述高频电感电流的dq轴电流分量中加入PI控制，得到所述直流端口的dq轴电压分量。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，所述高频母线电压为各个直流端口交流输出电压的叠加值。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述高频母线电压为：
[0008][0009]其中，v
sk
为端口k向高频母线侧输出的三电平交流电压，l
k
为端口k的电感系数，N为直流的端口数，V
k
为端口k的直流电压稳定值，ω
s
为开关角频率，α
k
为直流端口k的内移相
角，β
k
为直流端口k的外移相角。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述直流端口的内移相角为所述直流端口中的开关信号相位差，第一直流端口的内移相角中点为相位零点，除所述第一直流端口外的直流端口的内移相角中点滞后于相位零点的相位为对应直流端口的外移相角。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述回路电压方程为：
[0012]v
s
＝v
H
‑
pLi
L
[0013]其中，p为微分算子，v
H
为高频母线电压，L为电感，i
L
为高频母线电感电流。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，所述直流端口的dq轴电压分量为：
[0015][0016]其中，i
Ld
为电感电流d轴分量，i
Lq
为电感电流q轴分量，v
Hd
为高频母线电压基波幅值d轴分量，v
Hq
为高频母线电压基波幅值q轴分量，K
p
为电流PI控制器的比例系数，K
i
为电流PI控制器的积分系数。
[0017]本申请第二方面实施例提供一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制装置，所述高频交流母线型电能路由器包括通过高频母线相连的多个功率子模块，所述多个功率子模块通过级联或并联的方式组成多电压等级和多功率等级的多个直流端口，所述多端解耦控制装置包括：调制模块，用于利用50％占空比的移相调制方式对所述多个直流端口进行调制，且直流端口的全桥结构中同一桥臂的器件开关信号互反；采样模块，用于采样所述高频母线电压和所述高频母线电流，将所述高频母线视为电压源，对所述多个直流端口的拓扑结构进行简化，将所述直流端口内部的模块化多有源桥拆分为多个端口子系统，进行结构解耦；控制模块，用于建立微分算子、所述高频母线电压、高频电感电流和高频电感关系的回路电压方程，对所述回路电压方程进行变换后去除高频分量，并加入锁相环，令所述高频母线电压的q轴分量为零，得到所述高频母线电压的d轴分量，对所述高频电感电流作Park变换，得到所述高频电感电流的dq轴电流分量，在所述高频母线电压的d轴分量和所述高频电感电流的dq轴电流分量中加入PI控制，得到所述直流端口的dq轴电压分量。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，所述高频母线电压为各个直流端口交流输出电压的叠加值。
[0019]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法。
[0020]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法。
[0021]本申请实施例的高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法及装置，通过采集高频母线信息，使得各端口能够实现解耦控制，不再依赖于全体的具体控制参数；并且能在各端口工况变化时，使得模块化多有源桥具备更好的暂态特性，提升系统的稳定性。由此，解决了在各个端口均采用单移相控制下，各端口对于工况变换的暂态响应速度较慢的
问题。
[0022]本申请附加的方面和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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0023]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为根据本申请实施例提供的一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法的流程图；
[0025]图2为根据本申请实施例提供的一种多端口高频交流母线型电能路由器的拓扑结构图；
[0026]图3为根据本申请实施例提供的一种多端口高频交流母线型电能路由器的单个直流端口的等效结构图；
[0027]图4为根据本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频交流母线型电能路由器的多端解耦控制方法，其特征在于，所述高频交流母线型电能路由器包括通过高频母线相连的多个功率子模块，所述多个功率子模块通过级联或并联的方式组成多电压等级和多功率等级的多个直流端口，所述多端解耦控制方法包括以下步骤：利用50％占空比的移相调制方式对所述多个直流端口进行调制，且直流端口的全桥结构中同一桥臂的器件开关信号互反；采样所述高频母线电压和所述高频母线电流，将所述高频母线视为电压源，对所述多个直流端口的拓扑结构进行简化，将所述直流端口内部的模块化多有源桥拆分为多个端口子系统，进行结构解耦；建立微分算子、所述高频母线电压、高频电感电流和高频电感关系的回路电压方程，对所述回路电压方程进行变换后去除高频分量，并加入锁相环，令所述高频母线电压的q轴分量为零，得到所述高频母线电压的d轴分量，对所述高频电感电流作Park变换，得到所述高频电感电流的dq轴电流分量，在所述高频母线电压的d轴和所述高频电感电流的dq轴电流分量中加入PI控制，得到所述直流端口的dq轴电压分量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高频母线电压为各个直流端口交流输出电压的叠加值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高频母线电压为：其中，v
sk
为端口k向高频母线侧输出的三电平交流电压，l
k
为端口k的电感系数，N为直流的端口数，V
k
为端口k的直流电压稳定值，ω
s
为开关角频率，α
k
为直流端口k的内移相角，β
k
为直流端口k的外移相角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直流端口的内移相角为所述直流端口中的开关信号相位差，第一直流端口的内移相角中点为相位零点，除所述第一直流端口外的直流端口的内移相角中点滞后于相位零点的相位为对应直流端口的外移相角。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回路电压方程为：v
s
＝v
H
‑
pLi
L
其中，p为微分算子，v
H
为高频母线电压，L为电感，i
L
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬世奇，王浩宇，赵争鸣，莫昕，袁立强，牟迪，曾洋斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：