[發(fā)明專利]PCS有功無功控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310067990.6
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103107548A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王斌;趙豐富;陳曉東;鄭鳳英;馬玉;程蘭芳;程建洲;鄭天文;崔文琦;王捷
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省電力公司宣城供電公司;北京華騰開元電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生;郭華俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種PCS有功無功控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

眾所周知，風(fēng)能、太陽能等間歇式電源并網(wǎng)及輸配技術(shù)是目前能源領(lǐng)域的發(fā)展主題之一。與此相應(yīng)，電池儲能系統(tǒng)的也應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。電池儲能系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分就是PCS（Power?Conversion?System，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）。PCS裝置已廣泛應(yīng)用于太陽能、風(fēng)能等分布式發(fā)電技術(shù)中，并逐漸在飛輪儲能、超級電容器、電池儲能等小容量雙向功率傳遞的儲能系統(tǒng)中得到青睞。通過PCS可以實(shí)現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)直流電池與交流電網(wǎng)之間的雙向能量傳遞，實(shí)現(xiàn)在正常或孤島運(yùn)行方式下的電氣量控制等。PCS的一個(gè)重要作用就是在并網(wǎng)情況下，根據(jù)電網(wǎng)、負(fù)載的功率流動(dòng)情況，吸收或者輸出給定功率。例如，當(dāng)電網(wǎng)功率過剩，PCS就吸收功率；電網(wǎng)功率不足，PCS就輸出功率。其目的是始終保證儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)之間功率的動(dòng)態(tài)平衡。為此，研究PCS的有功無功控制至關(guān)重要。

PCS有功無功控制主要目標(biāo)是在并網(wǎng)情況下提供期望的有功或者無功功率。傳統(tǒng)的含單電感濾器的PCS，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但濾波效果不好；含LCL濾波器的PCS濾波效果較前者好，但對于大容量情況，要求的直流側(cè)電壓較高，不利于直流側(cè)電池組件串并聯(lián)。PCS也稱為能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，顧名思義，其可實(shí)現(xiàn)儲能和電網(wǎng)之間的能量互動(dòng)。為增強(qiáng)PCS輸出性能，現(xiàn)大多PCS都配備了LCL型濾波器或者隔離變壓器等裝置。為此，PCS的模型將變?yōu)楦唠A的數(shù)學(xué)模型，采用傳統(tǒng)的功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制不僅控制復(fù)雜，需要較多電壓電流傳感器，且增加了PI控制器數(shù)量，調(diào)試?yán)щy，工程應(yīng)用相當(dāng)不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種PCS有功無功控制系統(tǒng)及控制方法，以保證PCS在并網(wǎng)情況下穩(wěn)定輸出期望的有功和無功，實(shí)現(xiàn)功率的解耦控制，符合工程需求。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。

PCS有功無功控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括電流發(fā)生器、鎖相環(huán)、網(wǎng)側(cè)電壓變換器、三相電流變換器、電壓互感器、電流互感器、第一比例積分控制器、第二比例積分控制器、坐標(biāo)變換器和SVPWM（Space?Vector?Pulse?Width?Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制）發(fā)生器；

所述電壓互感器連接在電網(wǎng)的隔離變壓器的高壓側(cè)，所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器和鎖相環(huán)均與所述電壓互感器相連接；所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器和鎖相環(huán)之間也相互連接；

所述電流互感器連接在電網(wǎng)的PCS逆變器的輸出側(cè)，所述三相電流變換器與所述電流互感器相連接；所述三相電流變換器與鎖相環(huán)之間也相互連接；?

所述電流發(fā)生器的輸入端與所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器的輸出端相連接；所述電流發(fā)生器的兩個(gè)輸出端分別通過第一比例積分控制器和第二比例積分控制器與坐標(biāo)變換器相連接，所述三相電流變換器的兩個(gè)輸出端也分別通過第一比例積分控制器和第二比例積分控制器與坐標(biāo)變換器相連接；

所述坐標(biāo)變換器的輸出端與所述SVPWM發(fā)生器相連接；所述SVPWM發(fā)生器的輸出端與電網(wǎng)的功率開關(guān)管相連接；所述坐標(biāo)變換器還與所述鎖相環(huán)相連接。

本發(fā)明還提供了一種PCS有功無功控制系統(tǒng)的控制方法。

PCS有功無功控制方法，其包括如下步驟：

步驟1：模型降階；

步驟2：采集電氣參數(shù)；電壓采樣：利用電壓互感器實(shí)時(shí)采集隔離變壓器高壓側(cè)的三相電壓Va、Vb和Vc；電流采樣：利用電流互感器實(shí)時(shí)采集PCS逆變器輸出側(cè)的三相電流i_a、i_b、i_c。

步驟3：獲取采樣電壓的相位θ，并將相位θ分別發(fā)送給網(wǎng)側(cè)電壓變換器和三相電流變換器；

步驟4：對三相采樣電壓Va、Vb、Vc和三相采樣電流i_a、i_b、i_c進(jìn)行坐標(biāo)變換，將交流分量a、b和c變換為直流分量d和q，得到采樣電壓Va、Vb、Vc的d軸分量Vd和q軸分量Vq和采樣電流i_a、i_b、i_c的d軸分量i_d和q軸分量i_q；

步驟5：產(chǎn)生參考電流；根據(jù)給定的有功功率Pref、無功功率Qref、Vd、Vq以及變壓器低壓側(cè)與高壓側(cè)之變比K，獲取外環(huán)電流控制所需的參考電流i_dref和i_qref；