直流环网潮流控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电力技术领域，特别涉及一种直流环网潮流控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着能源与环境问题的日趋严重，风能、太阳能等可再生能源发电技术得到了较快发展。然而可再生能源具有间歇性、随机性、密度低、分布广等特点，限制了其并网容量的提升。随着柔性直流输电技术的逐渐成熟，直流电网有望成为解决大规模可再生能源并网、大容量远距离输电、输电走廊紧缺、城市智能配电网等问题的有效技术手段之一。
[0003]直流电网的基本结构有放射状、环网状。在环网状结构中，两个换流站之间不止一条线路，因此冗余度与可靠性较高，是直流电网建设的高级阶段。环网状直流电网中有必要引入潮流控制装置，以提高系统运行的经济灵活性。一般地，直流电网可以通过线路电阻和线路电压控制潮流。
[0004]通过调节线路电阻的方式，一般需要在线路中串联多级可调电阻器，然后通过机械开关或电力电子开关投切，从而改变线路等效电阻值。这种方式控制简单，但损耗大、经济性差。
[0005]通过调节线路电压的方式，一般需要在线路中串联电力电子变换器，通过改变线路电压降调节线路潮流大小。现有技术中的一种基于DC/DC变换器的直流潮流控制装置，其主电路包含取能和换流两部分。取能电路直接从直流线路中取能，然后经三相六脉动晶闸管桥输出直流电压用于调节支路潮流。这种潮流控制装置的取能部分需要承受整个直流系统的电压，且电力电子器件较多、损耗较大。现有技术中的一种基于辅助电源的潮流控制装置，其主要包含一个换流变压器和两个反并联的三相六脉动晶闸管换流器。换流变压器阀侧由于需要承受较高的直流偏置电压，因此设计难度较大、成本较高。
【发明内容】
[0006]基于此，本发明实施例的目的在于提供一种直流环网潮流控制装置及其控制方法，其无需外部取能、损耗小、器件数目少，且具有双向限流能力，尤其适用于直流配电网。
[0007]为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案:
[0008]一种直流环网潮流控制装置，包括:反并联相连接的第一开关管与第一二极管，反并联相连接的第二开关管与第二二极管，反并联相连接的第三开关管与第三二极管，反并联相连接的第四开关管与第四二极管，连接于第一二极管的负极、第二二极管的负极、第三二极管的正极与第四二极管的正极之间的电容C，第一二极管的正极与第四二极管的负极的连接点为所述直流环网潮流控制装置的第一连接端口，第二二极管的正极与第三二极管的负极的连接点为所述直流环网潮流控制装置的第二连接端口。
[0009]一种如上所述的直流环网潮流控制装置的控制方法，包括步骤:
[0010]测量直流线路电流，获得直流线路电流测量值；
[0011]将测量得到的直流线路电流测量值与预设直流线路电流参考值进行比较，获得直流线路电流差值；
[0012]对所述直流线路电流差值进行限幅式PI调节后得到占空比信号；
[0013]将所述占空比信号与三角波参考信号进行比较，获得第一开关信号，并将该第一开关信号送入第一开关管的基极、第三开关管的基极；
[0014]对所述第一开关信号取非得到第二开关信号，并将该第二开关信号送入第二开关管的基极、第四开关管的基极。
[0015]根据如上所述的本发明实施例的方案，其结构简单，器件数目少，根据电路等效原理，本发明实施例提供的直流环网潮流控制装置相当于在线路中串联了一个可调电压。在系统正常运行时，线路电阻很小，两端压降也较小，因此潮流控制装置承受的电压较小，且其所承受的电压的小幅度的改变就能引起线路潮流明显的改变，因此，其能够满足实际需要，且无需外部取能、损耗小、且具有双向限流能力。
【附图说明】
[0016]图1是二端直流环网等效电路图；
[0017]图2是包含本发明直流环网潮流控制装置的三端直流环网等效电路图；
[0018]图3是一个实施例中的本发明的直流潮流控制装置的主电路拓扑结构图；
[0019]图4是一个实施例中的本发明直流潮流控制装置的控制策略原理示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
[0021]图1示出了三端直流环网等效电路。其中UPU2、U^别为三个换流站输出的直流电压，电阻R12、电阻R23、电阻R13分别为三条线路的电阻。很显然，当某个换流站输出电压改变时，将至少引起两条线路电流的改变。为了实现直流潮流的灵活控制，必须增加潮流控制
目.ο
[0022]图2示出了一个实施例中包含本发明的直流环网潮流控制装置的三端直流环网等效电路图，该直流环网潮流控制装置通过串联的方式接入直流线路。其中，本发明实施例的潮流控制装置(DCPFC，DC Power Flow Controller)，串联在仏与U 2之间并靠近U ^则，两个端口分别为A、B。
[0023]图3示出了一个实施例中的直流潮流控制装置的主电路拓扑结构图。如图3所示，其包括有四个开关管O0TpI^T4)、四个二极管(D1、D2、D3、D4)和一个电容(C)。这四个开关管可分别称为第一开关管(如图3所示的开关管T1)、第二开关管(如图3所示的开关管T2)、第三开关管(如图3所示的开关管T3)、第四开关管(如图4所示的开关管T4)，而这四个二极管可以分别称为第一二极管(如图3所示的二极管D1K第二二极管(如图3所示的二极管D2)、第三二极管(如图3所示的开关管D3)、第四二极管(如图3所示的开关管D4)，该电容C为直流电容。图3所示中，gl、g2、g3、g4表示开关控制信号。
[0024]如图3所示，开关管1\与二极管D i反并联连接构成第一支路，开关管T 2与二极管D2反并联连接构成第二支路，开关管T 3与二极管D 3反并联连接构成第三支路，开关管T 4与二极管D4反并联连接构成第四支路。电容C连接在二极管D i的负极、二极管D 2的负极、二极管队的正极与二极端D 4的正极之间，从而使四条支路分布于电容C两侧，并一起构成H桥回路。二极管正极与二极管D 4的负极的连接点为直流环网潮流控制装置的第一连接端口，例如图2中所示的A点，二极管D2的正极与二极管D3的负极的连接点为所流环网潮流控制装置的第二连接端口，例如图2中所示的B点。
[0025]其中，开关管！\与开关管T 3为第一组开关，开关管T 2与开关管T 4为第二组开关，两组开关互补导通。例如，当A点电压大于B点电压时，首先将第一组开关导通而第二组开关关断，则电容C开始充电，充电时间为t1;接着将第一组开关关断而第二组开关导通，则电容C放电，放电时间为t2。通过改变充放电时间V t2的比例就能调节直流电流的大小。在A点电压小于B点电压的情况下，充放电过程相反，而控制原理类似。
[0026]此外，如图3所示，在H桥回路两侧还可以分别串联一个电感(U、L2)，，这两个电感可分别称为第一电感(如图3所示的电感L1K第二电感(如图3所示的电感L2)。其中，电感L1串联