用于分布式能源并网的DC/DC换流器设计与研究

摘要

针对目前应用于直流配电网领域的DC/DC换流器造价高、控制复杂以及不具备直流短路故障穿越能力的缺点,为了实现不同电压等级直流分布式负荷有效接入直流配电网,提出了一种混合DC/DC换流器拓扑,采用电流源换流器(current source converter, CSC)连接直流电网,电压源换流器(voltage source converter, VSC)连接直流分布式负荷。提出的换流器拓扑具有结构简单、控制方式灵活以及具备直流短路故障穿越能力的优点。在分析换流器数学模型和运行约束条件的基础上,给出了换流器的参数设计方法,提出了一种CSC侧功率闭环控制,VSC侧交流电压幅值闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后,在RTDS半实物仿真平台上搭建了1 MW/2 000 V/750 V混合DC/DC换流器试验模型,开展了额定运行工况、功率变化工况和直流短路工况试验。额定运行工况试验结果表明提出的拓扑可以实现1 MW额定功率的运行,功率变化工况试验结果表明提出的拓扑可以实现功率由1 MW到-1 MW的平滑反转,直流短路工况试验结果表明换流器能够平稳穿越直流短路故障。