面向能源互联网的多端口DC/DC能源路由器控制策略研究

 摘要:

分析了目前多端口直流（DC,direct current）转DC（DC/DC）能源路由器的特点和缺陷，优化设计了一种面向能源互联网的多端口DC/DC能源路由器。通过对不同工况下运行电压的需求分析，对多端口DC/DC能源路由器进行了子模块全桥比例设计，在此基础上提出了一种实现无闭锁穿越直流故障的交直流（AC/DC,alternating current/DC）解耦的控制策略。该多端口DC/DC能源路由器用于实现多个电压等级不同的直流电网的相互连接，既保留了传统直流自耦变压器技术低成本、低损耗的优势，又有效改善了其无法应对直流故障的缺点。最后，在MATLAB/Simulink环境进行了仿真测试，验证了该技术正常运行时的稳定性、抑制直流故障的可行性和控制策略的有效性。

关键词：能源互联网 ; 能源路由器 ; 直流自耦变压器 ; 直流故障

1 引言

21世纪以来，传统能源日渐枯竭，人们对新能源的需求日益急迫，妥善合理地实现新能源的大规模有效利用成为一个新的前进方向。向着这个方向的创新发展推动了全球能源产业的转型，为了实现资源整合和能源的多级利用，能源互联网的概念由此诞生。能源互联网指的是以电力系统为核心，融合交通、热力、天然气等多种网络形成的现代综合能源系统，其对于能源高效利用、社会可持续发展和资源统筹开发具有重要作用，美国经济学家杰里米·里夫金称之为“第三次工业革命”。构建能源互联网首先应当构建可实现能源互联、容纳新能源大范围并入的直流电网，构建未来适合新能源大范围并入的直流电网面临着一些关键性技术难题。一方面，由于直流电网响应时间常数较小，构建适合新能源大范围并入的直流电网对直流电网运行控制和保障技术、直流电网系统仿真、直流电网快速故障检测技术提出了更高的要求。另一方面，低成本、低损耗、安全可靠的设备研发也是直流