電網(wǎng)故障下的電能路由器直流電容電壓平衡控制策略

肖 遷, 何晉偉, 王 浩, 賈宏杰

(智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津大學(xué)), 天津市 300072)

0 引言

近年來,各國學(xué)者陸續(xù)提出了構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)或能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想,旨在為世界提供更安全、更經(jīng)濟(jì)、更清潔、可持續(xù)的能源,這一思路將進(jìn)一步提高分布式可再生能源發(fā)電在配電網(wǎng)的滲透率[1-4]。電能路由器作為能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成設(shè)備,引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[5-10]。電能路由器可以實(shí)現(xiàn)潮流控制、無功補(bǔ)償、諧波治理、交直流變換功能,同時(shí)其固有的特性更便于可再生能源接入[8-10]。

電能路由器直流電容電壓的升高會導(dǎo)致功率器件電壓應(yīng)力增大,減少其使用壽命,嚴(yán)重時(shí)可能損壞功率器件,使得電能路由器系統(tǒng)退出正常運(yùn)行狀態(tài)。為了保證電能路由器安全、可靠運(yùn)行,部分學(xué)者對三級型電能路由器進(jìn)行了直流電容電壓的平衡控制研究[11-19]。對于單相電能路由器,學(xué)者使用類似的雙層電壓平衡控制策略,具體區(qū)別在于二次電壓外環(huán)參考值選擇[11-12]和內(nèi)環(huán)電流控制[11,13]。對于三相模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)型電能路由器,文獻(xiàn)[14]使用類似的控制方法[11-13],但在dq坐標(biāo)系下,對直流電流進(jìn)行跟蹤。對于三相混合級聯(lián)式電能路由器,文獻(xiàn)[15]提出單層的電壓平衡控制策略,借助中間級的直流母線輸出作為反饋,簡化了控制環(huán)節(jié)。對于三相級聯(lián)H橋型(cascaded H-bridge,CHB)電能路由器,文獻(xiàn)[16]使用高壓直流母線電壓和網(wǎng)側(cè)電流的雙環(huán)控制(無差拍控制)策略,實(shí)現(xiàn)對交流量的直接控制以及直流電容電壓平衡。……