[發明專利]基于換流器接口的微電網電源的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201310261136.3
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103390892A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 王以笑;雷振鋒;路進升;崔麗艷;王留送;丁驍;董永超;霍富強
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;許繼集團有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明屬于微電網控制技術領域，涉及一種基于換流器接口的微電網電源的控制方法及系統。

背景技術

隨著電力需求的不斷增長，常規電網在過去數十年里體現出來的優勢使其得以快速的發展。然而由于其成本高、運行難度大，以及能源短缺、環境污染的日益加重，促進了環保、靈活、以可再生能源為主的分布式發電技術的發展。為了充分發揮分布式發電的優點并解決大電網與其之間的矛盾，一般將分布式發電系統以微電網的形式運行，然而隨著微電網的接入，出現了一些新的問題，主要是微電網在孤島運行模式下采用何種控制方式才能維持整個系統的穩定運行。

微電網在孤網狀態時，需要對其內部各個微電源進行有效的控制以維持整個系統能夠穩定運行，保證系統的電壓及頻率在合理的范圍內。目前，國內外學者主要提出了三種基于換流器接口的微電源的控制方式：下垂控制方式、V/f控制方式和PQ控制方式，前兩種控制方式主要用于微電網在孤島運行模式下時為系統提供穩定的電壓及頻率，但采用下垂控制方式時，隨著負荷需求的變化系統的電壓幅值及頻率也會相應的發生變化，因此下垂控制方式屬于有差調節，在負荷需求變化較大時系統的電壓幅值及頻率可能超出規定的允許偏差范圍，不能使系統穩定運行；采用V/f控制方式的微電源雖然可以在其可調容量范圍內維持系統的電壓幅值及頻率不變，但是只能運行于微電網的孤島模式下，不能并網運行；采用PQ控制方式的微電源不能獨立運行，只能運行于有其他電源提供電壓及頻率支撐的情況下。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于換流器接口的微電網電源的控制方法及系統，以解決現有微電網電源控制方式無法實現在并網模式和孤島模式下均維持整個系統穩定運行的問題。

為實現發明目的，本發明的基于換流器接口的微電網電源的控制系統包括：

電壓電流檢測模塊，用于檢測當前系統的電壓、電流變量；

鎖相環模塊，用于檢測系統的實時頻率，以控制并網換流器跟蹤系統的頻率；

功率計算模塊，用于根據電壓電流檢測模塊獲得的電壓、電流變量來計算微電網電源輸出的實時有功、無功功率；

并網換流器，用于微電網電源和大電網的連接及其之間的電能交換，由換流器控制模塊來控制；

換流器控制模塊，包括PQ控制器和V/f控制器，用于根據電壓電流檢測模塊、鎖相環模塊、功率計算模塊上傳的數據和設定的參考變量判斷是處于并網或孤島模式，來產生控制并網換流器的SPWM調制信號，實現對微電源輸出特性的控制。

為實現發明目的，本發明的基于換流器接口的微電網電源的控制方法，用于微電網電源通過并網換流器與大電網連接的系統，換流器控制模塊判斷微電網是處于并網模式還是孤島模式，根據所處模式采用PQ控制方式或者V/f控制模塊，相應輸出SPWM調制信號，并與載波信號相比較，在兩者的交點時刻控制換流器的功率開關器件IGBT的導通和關斷。

進一步的，所述換流器控制模塊判斷微電網是處于并網模式還是孤島模式是，換流器控制模塊通過電壓電流檢測模塊獲得的反饋變量、鎖相環模塊得到的實時頻率、功率計算模塊得到的微電源輸出的有功、無功功率以及設定的參考變量進行邏輯判斷得到的。

進一步的，當判斷微電網并網運行時，微電網電源采用PQ控制方式跟隨大電網的電壓頻率運行于PQ特性曲線上的相應位置，并輸出有功功率和無功功率；當微電網由并網模式切換為孤島模式時，微電網電源將按照下垂特性曲線增加其輸出功率并調節系統的電壓幅值及頻率，當系統的電壓幅值、頻率下降到其設置的參考電壓V_ref、參考頻率f_c時微電源將自動轉換為V/f控制方式，作為主控電源維持其輸出的電壓幅值及頻率不變，同時調節其輸出功率來滿足負荷的功率需求。

本發明的基于換流器接口的微電網電源的控制方法及系統適用于微電網電源通過并網換流器與大電網連接的系統，在微電網并網運行時，其內部的微電網電源可以采用PQ控制方式輸出恒定的功率；微電網切換為孤島模式時，具有混合輸出特性的微電源在系統頻率達到其設置的參考頻率時就會由PQ方式切換為V/f控制方式，作為主控電源來提供電壓及頻率支撐，當其輸出的功率達到V/f控制區段的最大輸出功率時又自動切換為PQ控制方式，而由另外的微電源來穩定電壓及頻率。由此可以看出，本發明不但可以運行于微網的并網模式下，還可以運行于微網的孤島模式下，為系統提供穩定的電壓幅值及頻率，具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖；