一种多端口共高频电能路由器控制方法和系统与流程

1.本技术实施例涉及电能路由器技术领域，具体涉及一种多端口共高频电能路由器控制方法和系统。


背景技术：

2.随着生态环境的不断恶化和能源供求关系的日趋紧张，大力发展可再生能源，加快推进能源清洁低碳转型发展，已经逐渐成为目前全世界能源发展的主题。传统电力系统无法应对高比例新能源、高比例电力电子设备带来了出力不稳定、谐波注入等诸多挑战。基于电力电子器件的共高频交流母线电能路由器作为交直流电网连接的核心装置，不仅可为多元源荷互动场景提供灵活多样的接口形式，还可实现主动控制能量多向流动，管理能量流的功能。
3.大规模电力电子装置的应用引入了高频次、宽频域的不确定性谐波电流，当发电机定子电压和电流中含有谐波分量时，会使定子输出有功功率和无功功率发生脉动，易诱发发电机组与电网的振荡、瞬时谐波相互作用和电压闪变等复杂问题，严重时导致机组解列，影响电网安全稳定运行。电能路由器系统内部谐波的影响因素众多，包括高压侧整流谐波、电力电子器件调制以及线路参数谐振等。准确把握电能路由器的谐波输出特征可以为控制路由器系统输出电能符合并网标准奠定基础，精确研究路由器内部谐波产生以及传播机理可以抑制高频变压器处的运行损耗，提升系统的稳定性和经济型。
4.国内外学者在控制电能路由器的策略方面已有一定研究，大部分研究是注重于如何实现路由器不同端口之间的功率交换，缺乏谐波治理的研究。对于电能路由器，高压侧整流区域是与电网相连的部分，因此其拓扑结构的选择影响谐波电流的程度最大。不同的器件构造和控制策略对于谐波的特性也会产生特定的影响，同时，当路由器端口故障或者运行状态不稳定时都会对于其注入电网的谐波产生不可知的影响，因此测量动态运行下的路由器谐波机制以及实现多元源荷动态变化下路由器系统的稳定运行，也是亟需解决的难点。


技术实现要素：

5.为此，本技术实施例提供的一种多端口共高频电能路由器控制方法和系统中，提出了多元源荷下基于双重移相控制的共高频交流母线电能路由器谐波抑制方法，同时建立双闭环解耦功率控制策略，即可实现控制电网与路由器系统功率交换的功能，也可抑制路由器向电网注入的谐波。
6.解决谐波注入以及动态运行下路由器故障等问题。
7.为了实现上述目的，本技术实施例提供如下技术方案：
8.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种多端口共高频电能路由器控制方法，所述方法包括：
9.建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；
10.根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；
11.建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；
12.将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。
13.可选地，所述建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节，是按照如下公式进行：
[0014][0015][0016][0017][0018]
其中，l1、c1为网侧的电感和电容值；i1为靠近并网点的电感电流，i
1d
、i
1q
为其坐标变换的d、q轴分量；i
l1
为靠近变换器的电感电流，i
l1d
、i
l1q
为其坐标变换的d、q轴分量；uc为电容电压，u
cd
、u
cq
为其坐标变换的d、q轴分量；u
l
为电感电压，u
ld
、u
lq
为其坐标变换的d、q轴分量。
[0019]
可选地，根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制，按照如下公式：
[0020][0021]
式中，i
dpi
为反馈后经过调节器输出的控制信号；iq为实际电流值坐标变换后的q轴分量；u
dc
、u
dc*
为直流电压的实际值与给定值；ki、k
p
为调节器参数；对于d轴电流给定值按照如下公式：
[0022]
q＝id*ω*l
eq
[0023]
其中，l
eq
为等效的转子电感，q为给定系统消耗的无功功率，ω为以网侧信号为基准的角速度，id*为d轴的给定量；q轴电流给定值选取直流侧电压的反馈值，d轴电流给定值通过控制的无功分量来确定。
[0024]
可选地，解耦控制过程中的调制信号坐标变换值v
α
，v
β
计算公式如下：
[0025][0026][0027]
其中，ud、uq为实际电压值坐标变换的d、q轴分量；id、iq为实际电流值坐标变换的d、q轴分量；i
dpi
、i
qpi
为控制系统通过调节器输出的分量；ω为调制信号的角频率；l
llc
为滤波系统电感。
[0028]
可选地，将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，按照如下公式：
[0029][0030]
其中，fm为调制信号，u
abc
为理想的电压信号，u
ref
为电压信号的幅值，ki为调节器参数。
[0031]
可选地，还包括以下步骤：
[0032]
划分路由器系统为高压直流、高压交流、低压直流、低压交流、高频变压器五个环节，分别针对于各环节建立离散模型；
[0033]
协调控制建立起的离散模型，分别针对负荷环节、电源环节、高频变压器环节确定对应的控制策略；
[0034]
建立分布式能源以及储能系统电器模型：根据单直流负荷下设立的储能系统，采用混合充电策略，恒流充电变换至恒压充电；采用mppt作为分布式光伏后续boost电路的开关器件控制策略的外环环节，内环采用负反馈稳流电感的电流，以形成双闭环控制策略；
[0035]
网侧架构加入滤波系统。
[0036]
可选地，还包括以下步骤：
[0037]
将多端口共高频交流母线电能路由器系统根据电气电子器件拓扑结构与位置进行分区；
[0038]
针对不同区域的电力电子变换器建立不同的控制策略；
[0039]
当系统稳定运行时，建立检测系统，其控制策略在重复间断时间内判断系统内部是否出现故障；当检测器判定出现系统故障时，断开所有电源端口和故障端口，更新系统分区信息，重新排列系统控制策略，除去故障端口后其他断开端口重新并网，检查系统是否能够稳定运行：若可以稳定运行，恢复到检测器检测端口故障的判定环节；若不可以稳定运行，重新排列系统控制策略，重复检测是否可以稳定运行；
[0040]
建立实时监测系统，确定系统稳定运行时各变量维持在约束范围内；若电压幅值、
电流幅值、相角超过设定阈值，向监测系统发出警报，判定是否需要停止运行接受系统级别修正。
[0041]
根据本技术实施例的第二方面，提供了一种多端口共高频电能路由器控制系统，所述系统包括：
[0042]
解耦模块，用于建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；
[0043]
双闭环外环控制模块，用于根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；
[0044]
svpwm调制模块，用于建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；
[0045]
调制信号模块，用于将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。
[0046]
可选地，所述解耦模块中，建立数学模型，以确定目标解耦环节，是按照如下公式进行：
[0047][0048][0049][0050][0051]
其中，l1、c1为网侧的电感和电容值；i1为靠近并网点的电感电流，i
1d
、i
1q
为其坐标变换的d、q轴分量；i
l1
为靠近变换器的电感电流，i
l1d
、i
l1q
为其坐标变换的d、q轴分量；uc为电容电压，u
cd
、u
cq
为其坐标变换的d、q轴分量；u
l
为电感电压，u
ld
、u
lq
为其坐标变换的d、q轴分量。
[0052]
可选地，所述双闭环外环控制模块，根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制，按照如下公式：
[0053][0054]
式中，i
dpi
为反馈后经过调节器输出的控制信号；iq为实际电流值坐标变换后的q轴分量；u
dc
、u
dc*
为直流电压的实际值与给定值；ki、k
p
为调节器参数；对于d轴电流给定值按照如下公式：
[0055]
q＝id*ω*l
eq
[0056]
其中，l
eq
为等效的转子电感，q为给定系统消耗的无功功率；q轴电流给定值选取直流侧电压的反馈值，d轴电流给定值通过控制的无功分量来确定。
[0057]
可选地，所述svpwm调制模块，解耦控制过程中的调制信号坐标变换值v
α
，v
β
计算公式如下：
[0058][0059][0060]
其中，ud、uq为实际电压值坐标变换的d、q轴分量；id、iq为实际电流值坐标变换的d、q轴分量；i
dpi
、i
qpi
为控制系统通过调节器输出的分量；ω为调制信号的角频率；l
llc
为滤波系统电感。
[0061]
可选地，调制信号模块，将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，按照如下公式：
[0062][0063]
其中，fm为调制信号，u
abc
为理想的电压信号，u
ref
为电压信号的幅值，ki为调节器参数。
[0064]
可选地，所述系统还包括：系统动态模型建立模块，具体用于：
[0065]
划分路由器系统为高压直流、高压交流、低压直流、低压交流、高频变压器五个环节，分别针对于各环节建立离散模型；
[0066]
协调控制建立起的离散模型，分别针对负荷环节、电源环节、高频变压器环节确定对应的控制策略；
[0067]
建立分布式能源以及储能系统电器模型：根据单直流负荷下设立的储能系统，采用混合充电策略，恒流充电变换至恒压充电；采用mppt作为分布式光伏后续boost电路的开关器件控制策略的外环环节，内环采用负反馈稳流电感的电流，以形成双闭环控制策略；
[0068]
网侧架构加入滤波系统。
[0069]
可选地，所述系统还包括：切换管控机制模块，具体用于：
[0070]
将多端口共高频交流母线电能路由器系统根据电气电子器件拓扑结构与位置进行分区；
[0071]
针对不同区域的电力电子变换器建立不同的控制策略；
[0072]
当系统稳定运行时，建立检测系统，其控制策略在重复间断时间内判断系统内部是否出现故障；当检测器判定出现系统故障时，断开所有电源端口和故障端口，更新系统分区信息，重新排列系统控制策略，除去故障端口后其他断开端口重新并网，检查系统是否能够稳定运行：若可以稳定运行，恢复到检测器检测端口故障的判定环节；若不可以稳定运行，重新排列系统控制策略，重复检测是否可以稳定运行；
[0073]
建立实时监测系统，确定系统稳定运行时各变量维持在约束范围内；若电压幅值、电流幅值、相角超过设定阈值，向监测系统发出警报，判定是否需要停止运行接受系统级别修正。
[0074]
根据本技术实施例的第三方面，提供了一种设备，所述设备包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行第一方面任一项所述的方法。
[0075]
根据本技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如第一方面任一项所述的方法。
[0076]
综上所述，本技术实施例提供了一种多端口共高频电能路由器控制方法和系统中，建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。实现了控制电网与路由器系统功率交换的功能，也可抑制路由器向电网注入的谐波。
附图说明
[0077]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0078]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0079]
图1为本技术实施例提供的一种多端口共高频电能路由器控制方法流程示意图；
[0080]
图2为本技术实施例提供的模型的流程概念图；
[0081]
图3为本技术实施例提供的模型的整体框架图；
[0082]
图4a为本技术实施例提供的路由器分布式能源拓扑图；
[0083]
图4b为本技术实施例提供的储能系统拓扑图；
[0084]
图5a为本技术实施例提供的双闭环解耦控制策略框图；
[0085]
图5b为本技术实施例提供的双重移相控制策略框图；
[0086]
图6a为本技术实施例提供的在多元源荷互动场景下共高频交流母线电能路由器系统运行在普通控制策略工况下注入系统的谐波分析图；
[0087]
图6b为本技术实施例提供的在多元源荷互动场景下共高频交流母线电能路由器系统运行在双闭环解耦控制策略工况下注入系统的谐波分析图；
[0088]
图7为本技术实施例提供的多端口电能路由器系统动态策略切换管控机制图；
[0089]
图8a为本技术实施例在动态管控机制运行下的单相交流电流图；
[0090]
图8b为本技术实施例在动态管控机制运行下的直流端口电流谐波分析示意图；
[0091]
图9为本技术实施例提供的针对于直流端口电压环节的谐波分析示意图；
[0092]
图10为本技术实施例提供的在共高频电能路由器系统故障时通过端口动态策略切换管控机制重新达到稳定运行的仿真结果；
[0093]
图11为本技术实施例提供的多端口共高频电能路由器控制系统框图。
具体实施方式
[0094]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0095]
图1示出了多端口共高频电能路由器控制方法流程示意图，所述方法包括：
[0096]
步骤101：建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；
[0097]
步骤102：根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；
[0098]
步骤103：建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；
[0099]
步骤104：将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。
[0100]
在一种可能的实施方式中，所述建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节，是按照如下公式组(1)进行：
[0101][0102]
其中，l1、c1为网侧的电感和电容值；i1为靠近并网点的电感电流，i
1d
、i
1q
为其坐标变换的d、q轴分量；i
l1
为靠近变换器的电感电流，i
l1d
、i
l1q
为其坐标变换的d、q轴分量；uc为电容电压，u
cd
、u
cq
为其坐标变换的d、q轴分量；u
l
为电感电压，u
ld
、u
lq
为其坐标变换的d、q轴分量。
[0103]
在一种可能的实施方式中，根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制，按照如下公式(2)：
[0104][0105]
式中，i
dpi
为反馈后经过调节器输出的控制信号；iq为实际电流值坐标变换后的q轴分量；u
dc
、u
dc*
为直流电压的实际值与给定值；ki、k
p
为调节器参数；对于d轴电流给定值按照如下公式(3)：
[0106]
q＝id*ω*l
eq
公式(3)
[0107]
其中，l
eq
为等效的转子电感，q为给定系统消耗的无功功率；q轴电流给定值选取直流侧电压的反馈值，d轴电流给定值通过控制的无功分量来确定。
[0108]
在一种可能的实施方式中，解耦控制过程中的调制信号坐标变换值v
α
，v
β
计算公式如下公式组(4)和(5)所示：
[0109][0110][0111]
其中，ud、uq为实际电压值坐标变换的d、q轴分量；id、iq为实际电流值坐标变换的d、q轴分量；i
dpi
、i
qpi
为控制系统通过调节器输出的分量；ω为调制信号的角频率；l
llc
为滤波系统电感。
[0112]
在一种可能的实施方式中，将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，按照如下公式(6)：
[0113][0114]
其中，fm为调制信号，u
abc
为理想的电压信号，u
ref
为电压信号的幅值，ki为调节器参数。
[0115]
在一种可能的实施方式中，还包括以下步骤：多端口共高频电能路由器的系统动态模型建立方法包括：
[0116]
划分路由器系统为高压直流、高压交流、低压直流、低压交流、高频变压器五个环节，分别针对于各环节建立离散模型；
[0117]
协调控制建立起的离散模型，分别针对负荷环节、电源环节、高频变压器环节确定对应的控制策略；
[0118]
建立分布式能源以及储能系统电器模型：根据单直流负荷下设立的储能系统，采
用混合充电策略，恒流充电变换至恒压充电；采用mppt作为分布式光伏后续boost电路的开关器件控制策略的外环环节，内环采用负反馈稳流电感的电流，以形成双闭环控制策略；
[0119]
网侧架构加入滤波系统。
[0120]
在一种可能的实施方式中，还包括以下步骤：多端口共高频电能路由器系统动态策略切换管控机制的建立方法包括：
[0121]
将多端口共高频交流母线电能路由器系统根据电气电子器件拓扑结构与位置进行分区；
[0122]
针对不同区域的电力电子变换器建立不同的控制策略；
[0123]
当系统稳定运行时，建立检测系统，其控制策略在重复间断时间内判断系统内部是否出现故障；当检测器判定出现系统故障时，断开所有电源端口和故障端口，更新系统分区信息，重新排列系统控制策略，除去故障端口后其他断开端口重新并网，检查系统是否能够稳定运行：若可以稳定运行，恢复到检测器检测端口故障的判定环节；若不可以稳定运行，重新排列系统控制策略，重复检测是否可以稳定运行；
[0124]
建立实时监测系统，确定系统稳定运行时各变量维持在约束范围内；若电压幅值、电流幅值、相角超过设定阈值，向监测系统发出警报，判定是否需要停止运行接受系统级别修正。
[0125]
下面结合附图与模型仿真对本技术实施例作进一步说明。图2为本技术实施例提供的模型的流程概念图；图3为本技术实施例提供的模型的整体框架图；多端口共高频电能路由器系统动态模型的建立方法详细步骤如下:
[0126]
s1：划分路由器系统为高压直流、高压交流、低压直流、低压交流、高频变压器五个环节，分别针对于各环节进行离散建模；
[0127]
s2：协调控制建立起的离散模型，分别针对负荷环节、电源环节、高频变压器环节制定相应的控制策略。采用双重移相策略或开环策略控制高频变压器网侧的变换器运行；
[0128]
s3：建立分布式能源以及储能系统电器拓扑：根据单直流负荷下设立的储能系统，采用混合充电策略，恒流充电变换至恒压充电；采用mppt作为分布式光伏后续boost电路的开关器件控制策略的外环环节，内环采用负反馈稳流电感的电流以形成双闭环控制策略。
[0129]
s4：网侧架构加入滤波系统，针对于滤波系统的拓扑结构建立起双闭环解耦控制策略抑制路由器系统注入电网的谐波电流分量。
[0130]
本技术实施例采用分区动态管控机制来实现多端口电能路由器的稳定动态运行，不仅可以抑制路由器非正常运行情况下注入系统的谐波分量，又可用于分析动态变化情况下整个电能路由器系统内部谐波的变化特征，通过本实施例的模型能够对多端口共高频电能路由器系统的非基波信号实现准确监测评估和有效抑制的目的。
[0131]
图4a为本技术实施例提供的路由器分布式能源拓扑图；图4b为本技术实施例提供的储能系统拓扑图；图5a为本技术实施例提供的双闭环解耦控制策略框图；图5b为本技术实施例提供的双重移相控制策略框图。本技术实施例提出的多端口共高频电能路由器控制方法既可实现控制电网与路由器系统功率交换的功能，也可抑制路由器向电网注入的谐波，包含如下步骤：
[0132]
s1：针对于并网三相整流器的控制策略，首先通过数学模型的建立以及推导确定需要解耦的环节；
[0133]
s2：考虑到解耦公式需要的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，无功分量作为d轴给定，实现双闭环外环的控制；
[0134]
s3：为降低由本身调制方式引起的低次谐波分量，采用svpwm调制方式，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；
[0135]
s4：为保证网侧电压的交流稳定性，降低畸变率，将变换后的电压值与理想的正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器即可得到开关信号。
[0136]
首先，建立双闭环解耦控制策略：考虑到网侧滤波器对于电流坐标变换后的信号值的影响，建立数学模型进行坐标变换解耦，解耦公式如公式组(1)。
[0137]
控制坐标变换后的d、q轴分量即控制网侧变换器与电网交换的功率值，对数学模型进行改进：
[0138]
(1)滤波系统中的电容值对于电压的影响不大，因此解耦合时可以忽略电容耦合进行简化；
[0139]
(2)对于q轴电流给定值可以选取直流侧电压的反馈值来稳定输出直流电压的效果。q轴电流给定值可以选取直流侧电压的反馈值，d轴电流给定值可以通过控制的无功分量来确定，按照公式(2)。
[0140]
(3)对于d轴电流给定值可以通过q＝id*ω*l
eq
，l
eq
为等效的转子电感，q给定系统消耗的无功功率。
[0141]
为降低由变换装置本身调制产生的谐波信号，建立svpwm调制下的解耦控制策略，对于解耦控制过程中的调制信号坐标变换值v
α
，v
β
计算按照公式组(4)和(5)。
[0142]
对上述公式进行坐标变换，得到变换后的v
abc
电压值，为保证网侧电压的交流稳定性，降低畸变率，将变换后的电压值与理想的正弦波形相比较得到调制信号，如公式(6)所示。
[0143]
双闭环解耦控制策略与普通闭环控制策略谐波的分析图分别为图6a和图6b所示，可以看出在双闭环解耦控制策略可以有效的抑制谐波分量以及幅值。在基波幅值降低的同时降低了谐波总含有率(thd)，证明控制策略有效且能达到预期效果。
[0144]
图7为本技术实施例建立的动态策略切换管控机制流程图以及相应的不同区域的多样控制框图；针对多端口共高频电能路由器系统动态策略切换管控机制的建立方法，可以如下：
[0145]
s1：将多端口共高频交流母线电能路由器系统根据电气电子器件拓扑结构与位置进行分区，如二端口路由器系统可以划分为网侧区、高频区、负荷区，三端口可以划分为网侧区、高频区、负荷区、储能区等；
[0146]
s2：针对于不同区域的电力电子变换器建立多种不同的控制策略，如网侧区可以建立双闭环解耦控制策略、主动功率潮流控制、单闭环电压控制等，高频区建立移相控制、开环控制等，负荷区建立电压闭环控制、电流闭环控制等，储能区建立恒压充电、恒流充电、混合充电等；
[0147]
s3：保证不同的控制策略协调控制时，多端口路由器系统可以稳定运行。当系统稳定运行时，建立检测系统，其控制策略在重复间断时间内判断系统内部是否出现故障。
[0148]
s4：当检测器判定出现系统故障时，第一时间应断开所有电源端口和故障端口，更新系统分区信息，重新排列系统控制策略，除去故障端口后其他断开端口重新并网，检查系
统是否能够稳定运行：若可以稳定运行，恢复到检测器检测端口故障的判定环节；若不可以稳定运行，重新排列系统控制策略，重复检测是否可以稳定运行。
[0149]
s5：建立实时监测系统，确定系统稳定运行时各变量维持在约束范围内。若变量如电压幅值、电流幅值、相角等出现越线，应第一时间向监测系统发出警报，判定是否需要停止运行接受系统级别修正。
[0150]
图8a示出了本技术实施例在动态管控机制运行下的单相交流电流图，图8b示出了在动态管控机制运行下的直流端口电流谐波分析，图9示出了本技术实施例提供的针对于直流端口电压环节的谐波分析；可以看出其高频次谐波主要来源于变换器的高频载波信号。
[0151]
图10为本技术实施例提供的在共高频电能路由器系统故障时通过端口动态策略切换管控机制重新达到稳定运行的仿真结果，在动态管控机制运行下发生故障时的应变情况，1.25s时系统端口负载出现断线，此时电流突降为零，但是在动态管控机制的控制下，另一个负载端口并没有受到影响，可以继续正常工作；在1.9s时管控机制检测端口可以重新投入运行，电流恢复至正常水平。
[0152]
不仅可以抑制路由器非正常运行情况下注入系统的谐波分量，又可用于分析动态变化情况下整个电能路由器系统内部谐波的变化特征，通过本实施例的模型能够对多端口共高频电能路由器系统的非基波信号实现准确监测评估和有效抑制的目的。
[0153]
可以看出，本技术实施例建立了多元源荷互动场景下基于双重移相控制的共高频交流母线电能路由器模型，既适用于稳态运行情况下系统的谐波分析，又可用于不同工况变化下以及系统故障情况下系统谐波变化的测量，达到准确监测、评估和动态分析谐波的目的。还通过建立双闭环解耦控制策略打破现有路由器无法抑制注入电网谐波电流的局限，提出的切换策略控制方式能实现路由器在多元源荷动态变化场景下以及突然故障时的稳定运行，在路由器系统正常工作的情况下实现系统谐波频谱的分析。
[0154]
综上所述，本技术实施例提供了一种多端口共高频电能路由器控制方法，建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，以降低由变换装置本身调制产生的谐波信号；其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；将变换后的电压值v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。提出了多元源荷下基于双重移相控制的共高频交流母线电能路由器谐波抑制方法，同时建立双闭环解耦功率控制策略，即可实现控制电网与路由器系统功率交换的功能，也可抑制路由器向电网注入的谐波。
[0155]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供了一种多端口共高频电能路由器控制系统，如图11所示，所述系统包括：
[0156]
解耦模块1101，用于建立多端口共高频电能路由器的数学模型，以确定目标解耦环节；
[0157]
双闭环外环控制模块1102，用于根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制；
[0158]
svpwm调制模块1103，用于建立svpwm调制方式下的解耦控制方法，其调制信号v
abc
由二次解耦公式并通过坐标变换得来的v
α
、v
β
变换得到；
[0159]
调制信号模块1104，用于将调制信号v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，通过调制信号发生器得到多端口共高频电能路由器开关信号。
[0160]
在一种可能的实施方式中，所述解耦模块1101，建立数学模型，以确定目标解耦环节，如公式组(1)。
[0161]
在一种可能的实施方式中，所述双闭环外环控制模块1102，根据目标解耦环节的d、q轴的分量，将稳压分量作为q轴给定，将无功分量作为d轴给定，以实现双闭环外环的控制，按照公式(2)。
[0162]
在一种可能的实施方式中，所述svpwm调制模块1103，解耦控制过程中的调制信号坐标变换值v
α
，v
β
按照公式组(4)和(5)。
[0163]
在一种可能的实施方式中，调制信号模块1104，将变换后的电压值v
abc
与目标正弦波形相比较得到调制信号fm，如公式(6)所示。
[0164]
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：系统动态模型建立模块，具体用于：
[0165]
划分路由器系统为高压直流、高压交流、低压直流、低压交流、高频变压器五个环节，分别针对于各环节建立离散模型；
[0166]
协调控制建立起的离散模型，分别针对负荷环节、电源环节、高频变压器环节确定对应的控制策略；
[0167]
建立分布式能源以及储能系统电器模型：根据单直流负荷下设立的储能系统，采用混合充电策略，恒流充电变换至恒压充电；采用mppt作为分布式光伏后续boost电路的开关器件控制策略的外环环节，内环采用负反馈稳流电感的电流，以形成双闭环控制策略；
[0168]
网侧架构加入滤波系统。
[0169]
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：切换管控机制模块，具体用于：
[0170]
将多端口共高频交流母线电能路由器系统根据电气电子器件拓扑结构与位置进行分区；
[0171]
针对不同区域的电力电子变换器建立不同的控制策略；
[0172]
当系统稳定运行时，建立检测系统，其控制策略在重复间断时间内判断系统内部是否出现故障；当检测器判定出现系统故障时，断开所有电源端口和故障端口，更新系统分区信息，重新排列系统控制策略，除去故障端口后其他断开端口重新并网，检查系统是否能够稳定运行：若可以稳定运行，恢复到检测器检测端口故障的判定环节；若不可以稳定运行，重新排列系统控制策略，重复检测是否可以稳定运行；
[0173]
建立实时监测系统，确定系统稳定运行时各变量维持在约束范围内；若电压幅值、电流幅值、相角超过设定阈值，向监测系统发出警报，判定是否需要停止运行接受系统级别修正。
[0174]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供了一种设备，所述设备包括：数据采集装置、处理器和存储器；所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行所述的方法。
[0175]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行所述的方法。
[0176]
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0177]
需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0178]
虽然本技术提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
[0179]
上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0180]
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
[0181]
本技术可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0182]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品
可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0183]
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本技术可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
[0184]
以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。