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专利号: 2023112282667
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于串并联架构电能路由器的自由度参数设计方法,其特征在于包括:确定电能路由器系统能量利用原则;

根据实际负荷功率和反馈的自由度参数,计算电能路由器向负荷提供的最大可用有功功率 和电能路由器向负荷提供的最大可用无功功率 ;

根据负荷有功功率、可再生能源发电功率和电能路由器向负荷提供的最大可用有功功率,生成有功功率运行模式和有功功率自由度参数;

根据负荷无功功率、电能路由器向负荷提供的最大可用无功功率和有功功率自由度参数,生成无功功率运行模式和无功功率自由度参数;

所述有功功率运行模式包括电网运行模式GOM、有功功率柔性运行模式AFOM、并网发电运行模式PGOM、孤岛运行模式IOM和有功功率待机运行模式ADOM,所述无功功率运行模式包括串联变换器无功运行模式SCOM、无功功率柔性运行模式RFOM、并联变换器无功运行模式PCOM和无功功率待机运行模式RDOM;

根据电能路由器系统能量利用原则、实际负荷功率以及所反馈的自由度参数,还计算并联变换器最大可用有功功率 、并联变换器最大可用无功功率 、串联变换器最大可用无功功率 ;

并联变换器最大可用有功功率 、并联变换器最大可用无功功率 计算方法为:其中, 为电能路由器系统额定视在功率,PL和QL为负荷有功功率和负荷无功功率,kp为有功功率自由度,δ为无功功率自由度:串联变换器最大可用无功功率 计算方法为:

其中,由于规定串联变换器输出电压的运行角度为0°11.48°,因此无功功率自由度最~大值δmax的取值为11.48°;

电能路由器向负荷提供的最大可用有功功率 和电能路由器向负荷提供的最大可用无功功率 计算方法为:生成有功功率运行模式时:根据负荷有功功率PL、直流母线功率Pdc、并联变换器最大可用有功功率 和电能路由器向负荷提供的最大可用有功功率 以及电网状态之间的逻辑判断,生成电能路由器系统关于有功功率的GOM、AFOM、PGOM、IOM和ADOM五种运行模式;

生成有功功率自由度参数包括:

在所述GOM中,根据 与 ‑PL的关系将GOM分为两个子模式,其中 为电能路由器系统的额定有功功率,GOM具体为:1)当 ≥ ‑PL时,此时 =PL‑ ,获得功率关系PS=PL‑Pdc,则有kp= /PL;2)当 < ‑PL时,此时 =‑ ,获得功率关系PS=PL‑Pdc,则有kp=1+ /PL;其中,PS表示交流电网输入的有功功率;

在所述AFOM中,根据 与 的关系将AFOM分为两个子模式,具体为:1)当 ≥时,获得功率关系PL=PS+Pdc,则有kp=1‑Pdc/PL;2)当 < 时,获得功率关系PL=PS+ ,则有,

其中, SL表示负荷视在功率,

= arctan(cot  φL) = arctan(PL/QL),其中φL为负荷功率角;

在所述PGOM中,根据 与 的关系将PGOM分为两个子模式,具体为:1)当 ≥时,获得功率关系Pdc=PL‑PS,则有kp=1‑Pdc/PL;2)当 < 时,则有功率关系 =PL‑PS,则有kp=1‑ /PL;

在所述IOM中,根据PL=PPC的关系,则有kp=0;

在所述DOM中,当负荷所需有功功率大于电能路由器向负荷提供的最大可用有功功率时,则有kp=0;

生成无功功率运行模式时:根据负荷无功功率QL、电能路由器向负荷提供的最大可用无功功率 以及有功功率自由度参数kp,生成电能路由器系统关于无功功率的SCOM、RFOM、PCOM和RDOM四种运行模式;

生成无功功率自由度参数包括:

在所述SCOM中,根据QL=QSC的关系,则有δ=arcsin(tanφL/kp);

在所述RFOM中,根据QL= +QPC的关系,则有δ=11.48°;

在所述PCOM中,根据QL=QPC的关系,则有δ=0°;

在所述RDOM中,当kp≤0或负荷所需无功功率大于电能路由器向负荷提供的最大可用无功功率时,则有δ=0°。

2.根据权利要求1所述的一种用于串并联架构电能路由器的自由度参数设计方法,其特征在于:所述电能路由器系统能量利用原则包括:为最大化利用可再生能源、并联变换器从直流母线获取能量,并以最大可用有功功率能力向负荷或电网传输电能;为使并联变换器输出更多的可再生能源发电功率,串联变换器向负荷传输最大无功功率。