C变流器的方向工作过程可W描述如下；根据其N个H式桥臂电压型逆变器 交流侧的输入电压和输入电流，采用合适的PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节其 N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于 PWM脉宽调制工作状态；根据直流微电网的电压、电流特性，采用合适的控制方法实时调节 脚CK-B00ST级联型双向斩波电路的可控功率器件S11、S12、S13和S14的占空比、开关时 刻和开关序列使之处于脉宽调制工作状态，使BUCK-BOOST级联型双向斩波电路化、U-端的 输出电压和输出电流根据直流微电网的电压、电流进行变化。
[0031] 脚CK-B00ST级联型双向斩波电路的可控功率器件的开关状态如下： (1)在正向工作期间，功率流向为从化、U-端至P+、P-端，S12和S13始终关断。在 正向升压工作中，即S11保持导通状态，S14脉宽调制工作；在正向降压工作中S14保持 关断状态，S11脉宽调制工作。
[0032] (2)在反向工作期间，功率流向为从P+、P-端至U+、U-端，S11和S14始终关断。 在反向升压工作中，即S12保持导通状态，S13脉宽调制工作；在反向降压工作中S13保持 关断状态，S14脉宽调制工作。
[0033] 该DC/AC变流器适用于交直流微电网中的直流微电网接入N相N线主电网和N-1 相N线主电网。
[0034] 参见图3,交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器的AC/AC变流器的主 电路采用双级矩阵变流器，功率可W双向传输。双级矩阵变流器由两组2XM开关整流器和 一组N个H式桥臂电压型逆变器组成。两组2XM开关整流器采用并联方式连接W适应微 电网中分布式电源输出的宽范围变化。
[0035] AC/AC变流器的正向工作过程是；根据2XM开关整流器的输入电压、输入电流，运 用合适的PWM信号生成方法产生PWM信号，触发2XM开关整流器中的可控功率器件的触发 极，控制可控功率器件通断的时刻、时长和顺序使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制 2XM开关整流器的输出电压和输出电流；根据公共联接点的电压特性和公共连接线的电 流特性，采用合适的PWM信号生成方法产生PWM信号，实时调节AC/AC变流器的N个H式桥 臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关序列使之处于PWM脉宽调制 工作状态，使AC/AC变流器的N个H式桥臂电压型逆变器的输出电压和输出电流根据公共 联接点电压和公共连接线电流的变化进行变化W实现控制目标。
[0036] AC/AC变流器处于反向工作过程时，其N个H式桥臂电压型逆变器工作在整流状 态，2XM开关整流器工作在逆变状态。AC/AC变流器的反向工作过程是；根据其N个H式桥 臂电压型逆变器主电网侧的输入电压和输入电流，采用合适的PWM信号生成方法产生PWM 信号，实时调节其N个H式桥臂电压型逆变器的可控功率器件的开关时刻、开关时长和开关 序列使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制N个H式桥臂电压型逆变器的输出电压和 输出电流；根据交流微电网的电压、电流特性，运用合适的PWM信号生成方法产生PWM信号， 触发2XM开关整流器中的可控功率器件的触发极，控制可控功率器件通断的时刻、时长和 顺序使之处于PWM脉宽调制工作状态，从而控制2XM开关整流器微电网侧的输出电压和输 出电流根据微电网的电压和电流的变化进行变化w实现控制目标。
[0037] 交直流微电网工作在与主电网处于正常并网运行状态时，公共连接点的电压由主 电网支撑，N个H式桥臂电压型逆变器正向工作的输出电压需要与之保持一致，N个H式桥 臂电压型逆变器的输出控制主要是通过PWM信号调节其输出电流。交直流微电网工作在与 主电网串联运行状态时，公共连接线的电流由主电网支撑，N个H式桥臂电压型逆变器正向 工作的输出电流需要与之保持一致，N个H式桥臂电压型逆变器的输出控制主要是通过PWM 信号调节其输出电压。交直流微电网在与主电网串并联运行状态时，公共连接点的电压和 公共连接线的电流均可W不由主电网支撑，通过PWM信号既可W同时调节N个H式桥臂电 压型逆变器正向工作的输出电压和输出电流。
[0038] 参见图4,交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器的柔性串并联转换电 路的主电路由固态开关K1、K2、K3、K4、K5和电容器组成。柔性串并联转换电路的工作过程 是；根据监测到的主电网、分布式光伏电源和负荷的信息或者接收到的外部指令，合理控制 固态开关K1、K2、K3、K4、K5的通断，从而实现功率接口的串联方式和并联方式的柔性转换。 固态开关K1、K2、K3、K4、K5的通断规则如表1所示。
[003引表1固态开关K1、K2、K3的通断规则
参见图5,不管主电网是N相N线还是N-1相N线，交直流微电网并网柔性串并联多功 能能量控制器的柔性串并联转换电路的固态开关K1、K3、K4、K5均由N组固态开关器件组 成；还当主电网不管是N相N线的情况下，固态开关K2才由N组固态开关器件组成。图5 中各组固态开关器件的参数完全相同。
[0040] 参见图6,当主电网不管是N相N线的情况下，固态开关K2由N-1组固态开关器件 组成，即各相线路接固态开关器件，零线不接固态开关器件，其各组固态开关器件的参数与 图5中各组固态开关器件的参数完全相同。
[0041] 参见图7,当主电网不管是N相N线的情况下，电容器C由N组电容器组成，各组电 容器的参数完全相同。
[004引参见图8,当主电网不管是N-1相N线的情况下，电容器C由N-1组电容器组成，即 各相线路接电容，零线不接电容，各组电容器的参数完全相同。
[0043] 本说明书中的N和M为大于1的正整数。
[0044] 本发明交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，在正常运行的情况下， 可W根据交直流微电网和主电网的功能需求的变化灵活平滑调节DC/AC变流器和AC/AC 变流器联接方式，适应交直流微电网和主电网的电能质量调节及其之间的功率传输；在主 电网故障的情况下，可W根据主电网的暂态电压扰动和暂态电流扰动的变化，灵活平滑调 节交流微电网和直流微电网接入主电网的联接方式，适应主电网故障中大扰动的宽范围变 化，高效支撑交直流微电网低电压穿越和主电网的暂态稳定；在计划或事故孤岛运行情况 下，可W根据交流微电网和直流微电网的运行状况，灵活平滑调节交流微电网与直流微电 网之间的联接方式，提高交直流微电网的运行可靠性和电能质量，确保交直流微电网和主 电网的安全。柔性串并联多功能能量控制器可W提高交直流微电网运行的灵活性，可W消 除串并联方式存在闲置状态的弊端，可W弥补现有的交直流微电网并联方式缺乏动态电压 恢复能力的不足和未能有效抑制电压型电能质量扰动的不足，性价比得到明显提高，实现 高效性、经济性、可靠性的良好结合。本发明交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制 器适用于有M相M线或M-1相M线交流微电网+直流微电网与N相N线或N-1相N线主电 网的，对电网结构没有限制，具有广泛的实用性，工程应用价值重大。
【主权项】
1. 一种交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，根据外部信息和指令自动调 节交直流微电网与主电网联接的联接方式和功率接口的运行拓扑。2. 根据权利要求1所述交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，其特征是柔 性串并联多功能能量控制器的静态拓扑由DC/AC变流器、AC/AC变流器和柔性串并联转换 电路组成。3. 根据权利要求1所述交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，其特征是柔 性串并联多功能能量控制器的静态拓扑的DC/AC变流器采用双向BUCK-BOOST斩波电路和 N组H式桥臂电压型逆变器构成。4. 根据权利要求1所述交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，其特征是柔 性串并联多功能能量控制器的静态拓扑的AC/AC变流器采用两组2XM开关整流器和一组 N个H式桥臂电压型逆变器构成的双级矩阵变流器组成 根据权利要求1所述交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器，其特征是柔性 串并联多功能能量控制器的静态拓扑的柔性串并联转换电路由固态开关Kl、K2、K3、K4、K5 和电容器组成。5. 固态开关和电容器的构成规则为：不管主电网是N相N线还是N-I相N线，交直流 微电网并网柔性串并联多功能能量控制器的柔性串并联转换电路的固态开关K1、K3、K4、K5 均由N组固态开关器件组成；还当主电网不管是N相N线的情况下，固态开关K2才由N组 固态开关器件组成；当主电网不管是N相N线的情况下，固态开关K2由N-I组固态开关器 件组成，当主电网不管是N相N线的情况下，电容器C由N组电容器组成；当主电网不管是 N-I相N线的情况下，电容器C由N-I组电容器组成。
【专利摘要】本发明交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器的静态拓扑由DC/AC变流器、AC/AC变流器和柔性串并联转换电路组成，其中，DC/AC变流器采用双向BUCK-BOOST斩波电路和N组H式桥臂电压型逆变器构成，AC/AC变流器采用两组2×M开关整流器和一组N个H式桥臂电压型逆变器构成的双级矩阵变流器组成，柔性串并联转换电路由固态开关组成。本发明的柔性串并联多功能能量控制器可以根据外部信息和指令自动调节交直流微电网与主电网联接的联接方式和功率接口的运行拓扑，简化交直流微电网并网的功率接口电路，提高设备利用效率，降低运行功率损耗，增强功率接口性能，实现高效性、经济性、可靠性的良好结合。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN104917199
【申请号】CN201410092970
【发明人】粟时平, 刘桂英, 粟渊恺, 刘庆锋
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月14日