本發(fā)明專利技術(shù)具體涉及雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，包括：基于雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換需求構(gòu)建對應的極性切換裝置，以及具備電容調(diào)節(jié)和PWM調(diào)節(jié)功能的穩(wěn)定運行裝置；通過極性切換裝置執(zhí)行對應單極源荷的極性切換操作；極性切換過程中，首先通過穩(wěn)定運行裝置的電容調(diào)節(jié)功能延緩對應單極源荷的電壓變化；若單極源荷的電壓越限，則進一步通過穩(wěn)定運行裝置的PWM調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定單極源荷的電壓；通過極性切換裝置完成對應單極源荷的極性切換后，控制極性切換裝置與穩(wěn)定運行裝置停止運行。本發(fā)明專利技術(shù)能夠通過低通態(tài)損耗的極性切換裝置實現(xiàn)單極源荷極性切換，并且能夠保證單極源荷在極性切換過程中的穩(wěn)定運行。運行。運行。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法
[0001]本專利技術(shù)涉及直流配電網(wǎng)控制
，具體涉及雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法。
技術(shù)介紹
[0002]相比于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)具有變換環(huán)節(jié)少、線路損耗低、供電容量大、供電可靠性高等優(yōu)勢。直流配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)可分為單極型與雙極型。不同于單極直流配電網(wǎng)，雙極直流配電網(wǎng)具有多電壓等級、多供電回路、接地可靠等特點，供電方式更為靈活，供電可靠性更高。
[0003]在雙極直流配電網(wǎng)中，交流電先后經(jīng)過交直流轉(zhuǎn)換器和電壓平衡器，被轉(zhuǎn)為雙極直流配電網(wǎng)中的直流電。電源與負載均可通過雙極或單極的形式接入該配電網(wǎng)，其中單極接入又分為正極接入與負極接入。各單極源荷在雙極直流配電網(wǎng)中極性分配的不均勻，將導致網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)電壓不平衡問題。雙極直流配電網(wǎng)的電壓不平衡會導致電網(wǎng)的損耗加大，影響經(jīng)濟效益。
[0004]申請人發(fā)現(xiàn)，切換配電網(wǎng)中單極源荷的極性而使其在網(wǎng)絡(luò)中均勻地分布，有助于抑制電網(wǎng)的電壓不平衡。然而，現(xiàn)有技術(shù)中沒有考慮到極性切換的設(shè)備實現(xiàn)問題，或使用的是具有較高通態(tài)損耗的電力電子器件，同時，為實現(xiàn)極性切換，可考慮使用具有低通態(tài)損耗的機械斷路器來實現(xiàn)斷路和合閘，這就需要考慮被切換對象在切換過程中的運行穩(wěn)定。因此，如何設(shè)計一種能夠通過低通態(tài)損耗的極性切換裝置實現(xiàn)單極源荷極性切換，且能夠保證單極源荷在極性切換過程中的穩(wěn)定運行的方法是亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，能夠通過低通態(tài)損耗的極性切換裝置實現(xiàn)單極源荷極性切換，并且能夠保證單極源荷在極性切換過程中的穩(wěn)定運行，從而能夠提高雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷極性切換的有效性和穩(wěn)定性，并為抑制雙極直流配電網(wǎng)電壓不平衡提供解決途徑。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用了如下的技術(shù)方案：雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，包括：S1：基于雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換需求構(gòu)建對應的極性切換裝置，以及具備電容調(diào)節(jié)和PWM調(diào)節(jié)功能的穩(wěn)定運行裝置；S2：通過極性切換裝置執(zhí)行對應單極源荷的極性切換操作；S3：極性切換過程中，首先通過穩(wěn)定運行裝置的電容調(diào)節(jié)功能延緩對應單極源荷的電壓變化；若單極源荷的電壓越限，則進一步通過穩(wěn)定運行裝置的PWM調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定單極源荷的電壓；S4：通過極性切換裝置完成對應單極源荷的極性切換后，控制極性切換裝置與穩(wěn)
定運行裝置停止運行。
[0007]優(yōu)選的，步驟S1中，極性切換裝置包括一端與對應單極源荷的負極連接的第一切換模塊和第二切換模塊，以及一端與對應單極源荷的正極連接的第三切換模塊和第四切換模塊，且第一切換模塊、第二切換模塊、第三切換模塊和第四切換模塊遠離對應單極源荷的一端接入雙極直流配電網(wǎng)；當?shù)谝磺袚Q模塊和第三切換模塊導通、第二切換模塊和第四切換模塊斷開時，對應單極源荷接入雙極直流配電網(wǎng)的正極；當?shù)诙袚Q模塊和第四切換模塊導通、第一切換模塊和第三切換模塊斷開時，對應單極源荷接入雙極直流配電網(wǎng)的負極。
[0008]優(yōu)選的，各個切換模塊均包括相互串聯(lián)的含隔離開關(guān)的自激振蕩機械斷路器和RL并聯(lián)單元；含隔離開關(guān)的自激振蕩機械斷路器的功能為斷開對應單極源荷與雙極直流配電網(wǎng)的連接以及使對應單極源荷重新接入雙極直流配電網(wǎng)；RL并聯(lián)單元的功能為抑制對應單極源荷重新接入配電網(wǎng)時產(chǎn)生的沖激電流。
[0009]優(yōu)選的，在不執(zhí)行極性切換操作時，對應單極源荷經(jīng)由極性切換裝置接入雙極直流配電網(wǎng)，此時極性切換裝置具有較低的通態(tài)損耗；當需要執(zhí)行極性切換操作時，極性切換裝置通過改變對應切換模塊的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)對應單極源荷在雙極直流配電網(wǎng)中的極性切換。
[0010]優(yōu)選的，步驟S1中，穩(wěn)定運行裝置包括用于放出或吸收電能以延緩對應單極源荷電壓變化的第一電容C1，用于實現(xiàn)電能流轉(zhuǎn)的半橋電路和轉(zhuǎn)換電路，用于限制電流的第一電阻R1，用于控制線路通斷狀態(tài)的控制開關(guān)，以及PWM調(diào)節(jié)模塊。
[0011]優(yōu)選的，穩(wěn)定運行裝置包括分別與對應單極源荷的兩極連接的第一線路和第二線路，且第一線路和第二線路遠離對應單極源荷的一端與雙極直流配電網(wǎng)連通；第一線路上從雙極直流配電網(wǎng)至對應單極源荷的方向依次串聯(lián)有M1、M2、M3、M4四個控制開關(guān)；半橋電路設(shè)置于M1和M2之間，控制第一線路與第二線路的通斷；PWM調(diào)節(jié)模塊與半橋電路的控制端連接；轉(zhuǎn)換電路設(shè)置于M2和M3之間，且包括串聯(lián)在第一線路上的第二電阻R2和兩端分別與第一線路和第二線路接通的第二電容C2；第一電容C1與第一電阻R1設(shè)置于M3和M4之間，且第一電容C1的兩端分別與第一線路和第二線路接通，第一電阻R1串聯(lián)于第一線路上。
[0012]優(yōu)選的，極性切換裝置向穩(wěn)定運行裝置發(fā)送確認信號Sc，穩(wěn)定運行裝置向極性切換裝置發(fā)送反饋信號Sf；首先極性切換裝置收到極性切換命令后，將確認信號Sc由0轉(zhuǎn)為1；然后穩(wěn)定運行裝置接收到取值為1的確認信號Sc后，將反饋信號Sf由0轉(zhuǎn)為1；最后極性切換裝置接收到取值為1的反饋信號Sf后，開始執(zhí)行對應單極源荷的極性切換操作。
[0013]優(yōu)選的，步驟S3中，M4導通，第一電容C1延緩單極源荷電壓的變化；若對應單極源荷的電壓正常，則M1、M2與M3全部斷開，PWM調(diào)節(jié)模塊不運行。
[0014]優(yōu)選的，步驟S3中，若電壓下降或上升到超過閾值，則控制M2與M3轉(zhuǎn)為導通狀態(tài)，PWM調(diào)節(jié)模塊控制半橋電路以一定的頻率交替開閉；對于負荷，控制M1轉(zhuǎn)為導通狀態(tài)，此時經(jīng)由M1而來的雙極直流電被轉(zhuǎn)為PWM波，然后經(jīng)過濾波后傳輸給對應單極負荷，以支持負荷在額定電壓附近運行；對于電源，為避免不必要的損耗，保持M1為斷開狀態(tài)，此時電源對第
一電容C1與第二電容C2進行充電而使電容電壓升高，而電容上儲存的電能經(jīng)由半橋電路釋放而使電容電壓降低，在PWM調(diào)節(jié)模塊對該過程進行調(diào)節(jié)后，電源電壓可被穩(wěn)定在額定電壓附近。
[0015]優(yōu)選的，步驟S4中，極性切換裝置完成對應單極源荷的極性切換后，確認信號Sc轉(zhuǎn)為0，極性切換裝置停止運行；反饋信號Sf轉(zhuǎn)為0，M1、M2、M3與M4斷開，PWM調(diào)節(jié)模塊不運行，穩(wěn)定運行裝置停止運行；此時對應單極源荷接入雙極直流配電網(wǎng)并處于正常運行狀態(tài)。
[0016]本專利技術(shù)中雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，具有如下有益效果：本專利技術(shù)通過極性切換裝置執(zhí)行單極源荷的極性切換操作，并且首先通過穩(wěn)定運行裝置的電容調(diào)節(jié)功能延緩對應單極源荷的電壓變化，在單極源荷電壓越限時進一步通過穩(wěn)定運行裝置的PWM調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定單極源荷的電壓，使得能夠?qū)崿F(xiàn)單極源荷極性切換，并且能夠保證單極源荷在極性切換過程中的穩(wěn)定運行，從而能夠提高雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷極性切換的有效性和穩(wěn)定性，并為抑制雙極直流配電網(wǎng)電壓不平衡提供解決途徑。
[0017]由于極性切換操作所需的時間極短，一般而言通過電容調(diào)節(jié)的方式能夠保證在該段時間內(nèi)的電壓穩(wěn)定；同時，為保證源荷的正常運行，增設(shè)PWM調(diào)節(jié)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，其特征在于，包括：S1：基于雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換需求構(gòu)建對應的極性切換裝置，以及具備電容調(diào)節(jié)和PWM調(diào)節(jié)功能的穩(wěn)定運行裝置；S2：通過極性切換裝置執(zhí)行對應單極源荷的極性切換操作；S3：極性切換過程中，首先通過穩(wěn)定運行裝置的電容調(diào)節(jié)功能延緩對應單極源荷的電壓變化；若單極源荷的電壓越限，則進一步通過穩(wěn)定運行裝置的PWM調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定單極源荷的電壓；S4：通過極性切換裝置完成對應單極源荷的極性切換后，控制極性切換裝置與穩(wěn)定運行裝置停止運行。2.如權(quán)利要求1所述的雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，其特征在于：步驟S1中，極性切換裝置包括一端與對應單極源荷的負極連接的第一切換模塊和第二切換模塊，以及一端與對應單極源荷的正極連接的第三切換模塊和第四切換模塊，且第一切換模塊、第二切換模塊、第三切換模塊和第四切換模塊遠離對應單極源荷的一端接入雙極直流配電網(wǎng)；當?shù)谝磺袚Q模塊和第三切換模塊導通、第二切換模塊和第四切換模塊斷開時，對應單極源荷接入雙極直流配電網(wǎng)的正極；當?shù)诙袚Q模塊和第四切換模塊導通、第一切換模塊和第三切換模塊斷開時，對應單極源荷接入雙極直流配電網(wǎng)的負極。3.如權(quán)利要求2所述的雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，其特征在于：各個切換模塊均包括相互串聯(lián)的含隔離開關(guān)的自激振蕩機械斷路器和RL并聯(lián)單元；含隔離開關(guān)的自激振蕩機械斷路器的功能為斷開對應單極源荷與雙極直流配電網(wǎng)的連接以及使對應單極源荷重新接入雙極直流配電網(wǎng)；RL并聯(lián)單元的功能為抑制對應單極源荷重新接入配電網(wǎng)時產(chǎn)生的沖激電流。4.如權(quán)利要求3所述的雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，其特征在于：在不執(zhí)行極性切換操作時，對應單極源荷經(jīng)由極性切換裝置接入雙極直流配電網(wǎng)；當需要執(zhí)行極性切換操作時，極性切換裝置通過改變對應切換模塊的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)對應單極源荷在雙極直流配電網(wǎng)中的極性切換。5.如權(quán)利要求1所述的雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換穩(wěn)定控制方法，其特征在于：步驟S1中，穩(wěn)定運行裝置包括用于放出或吸收電能以延緩對應單極源荷電壓變化的第一電容C1，用于實現(xiàn)電能流轉(zhuǎn)的半橋電路和轉(zhuǎn)換電路，用于限制電流的第一電阻R1，用于控制線路通斷狀態(tài)的控制開關(guān)，以及PWM調(diào)節(jié)模塊。6.如權(quán)利要求5所述的雙極直流配電網(wǎng)中單極源荷的極性切換...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃中馳，王強鋼，池源，廖建權(quán)，張渝，周念成，
申請(專利權(quán))人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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