電子開關可靠供電島拓撲結構研究

馬 榕

（長治學院電子信息與物理系，山西 長治 046011）

0 引言

由于電網的快速發展，生產和生活中的關鍵和敏感電荷負載日益增加，這些電荷的增加對電源的可靠性和電源的質量提出了更高的要求。鋼鐵廠，石化廠，電解鋁廠和其他大型企業占關鍵負荷的大部分，因此對電源的要求非常高。面對這種情況，必須由數字和復雜的設備制造廠代替電源的可靠性。對于敏感負載的特性，多數要求在電源的電能質量。而關聯敏感負載的電源的可靠性和電能的質量，也是需要解決的問題之一，因此，國內外學者對這些負載電荷進行了大量研究。

電網運行的可控性以及對電網需求側的響應等挑戰，因此必須根據當前的發展尋求解決辦法。解決時首先需要觀察其配電時的負載是否滿足電源的質量規定，才能進行下一步操作，除此之外，還要實現全面的電源方案可控性和可能性，從而提高配電網絡的智能性，提高運營效率。

1 設定指定量區間

在分析電力系統級別的穩定電源的可行性時，可以根據島上每個轉換器的基礎狀態來規劃其輸出端口，根據輸出端口建立正確的供電模型，島上的每個轉換器都被視為受控源，需要著重于每個轉換器在轉換時的專屬特性，來建立正確的可靠供電島電路圖，如圖1所示，該電路圖是以雙負載為基礎的等效電路。

圖1 可控供電島的等效電路

由表1可見，綜合所有變量對目標量的影響，其設定的區間始終是處在一定的限定條件內，即在指定的條件內可以隨意變化調節，整個變化區間看起來非常的小，因此補償值也十分有限，因此在運行過程中不會出現越界現象。

表1 參數指令量變化區間

2 設定指定量參數

將可靠供電島的參數進行設置是對可靠供電島進行調節的關鍵性步驟，變換器C1，C2主要調節供電島的正常狀態電壓變化，保持其在任何條件下都能穩定操作，變換器C3主要是控制差值較大的情況下各個電流的變化，由于電壓對整個供電島的影響非常大，所以在C3控制的同時還需要選取變換器C4，C5進行輔助調節，為整個供電島提供支持，將各類型變換器循環使用，從而使整個可靠供電島的運行過程整體優化，因此需要設定指定量的參數。

可靠供電島在運行過程中需要進行參數優化，保證其在運行中可以不斷調節島內的輸入輸出電源，將整個供電島的功率調整到標準值，保證其運行在指定的區間內，在優化時，還需要提前調整供電島的變換器。據上述目標優化設定島內的指令量，可靠供電島參數如表2所示。

表2 可靠供電島指定量參數

3 調整拓撲的供電模式

可靠的供電島本質上是一種基于多轉換器控制的多轉換器系統，可靠的電源實現的基本功能取決于工作條件。將電路在不同情況下的電壓進行支持性轉化，如果此時電路處在負載的條件下，需要將端口的電流進行第一次轉化，從而使其支持目前的電路條件。當電路在正常運行的條件下，就不需要進行支持性轉換，經過檢驗發現，不同條件下的穩定性也不同，穩定性是決定其工作模式和工作狀態的基礎，因此需要基于各種工作條件下的基本功能和工作模式建立數學模型，設計每個轉換器的控制策略，實現穩定電源的全部功能基礎。

可靠供電島的拓撲結構是靈活且可變的。可以配置各種數量的電源和負載，并用高速電子開關替換LPC，根據實際應用得出并縮放拓撲，再根據等級需求提供可靠的電源，以滿足不同場景和不同負載的要求。

在驗證時，分別選取幾種不同的情況進行分別驗證，本方法選取情況主要包括電路正常運行、短路、負載短路三種。通過對控制策略進行最優的指令量設置分析，可靠供電島不僅可以在各種狀態下保持其狀態始終穩定，而且可以在負載超標時起到保護作用，將各個負載合理化，以確保供電島位于島上的每個轉換器的輸出電壓狀態正常，電流也在合理的范圍內流動。這種設計模式還消除了轉換器之間的功率循環，調節了孤島中無功功率的分布。但是，如果為了實現穩定電源的最佳運行而改變了穩定電源的工作模式（從正常到電源短路，從正常到負載短路等），負載側電壓相位就會跳變。這其實也對敏感負載的運行有害。因此，如果實際存在這種類型的負載，可以對其進行優先級排序，優先級排序可以控制供電時的可靠供電島的供電狀態，其主要是通過控制相角，改變負載狀態，從而實現穩定供電。

4 結束語

綜上所述。本文采用的電子開關可靠供電島拓撲結構可以在各種工作條件下實現穩定的電源供應。與現有方法相比，本文提出的控制策略無需改變控制方式，只需將命令值設置為不同的值即可，大大簡化了控制策略，實現了電源的連續供電，確保了交流母線電壓的穩定性，從而使負載進行穩定供電。