[實用新型]PCS電壓頻率控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320096284.X
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN203071592U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周業(yè)如;王健;傅冬生;金曉馬;鄒東升;潘進(jìn);宋毅;程建洲;鄭天文;吳劍鳴;羅紅波
• 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: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 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

本實用新型涉及一種PCS電壓頻率控制系統(tǒng)。

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)域的優(yōu)先發(fā)展主題之一。與此相應(yīng)，電池儲能系統(tǒng)的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。電池儲能系統(tǒng)的一個重要組成部分就是PCS（Power?Conversion?System，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）。PCS裝置已在太陽能、風(fēng)能等分布式發(fā)電技術(shù)中有較多的應(yīng)用，并逐漸應(yīng)用于飛輪儲能、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。通過PCS可以實現(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，實現(xiàn)在正常或孤島運行方式下的電壓控制等。PCS的一個重要作用就是在大電網(wǎng)斷電情況下，可繼續(xù)給負(fù)載提供可靠的電壓支撐，滿足負(fù)載運行需求。為此，研究PCS的電壓頻率控制勢在必行。

PCS電壓頻率控制主要目標(biāo)是在離網(wǎng)情況下提供期望的電壓。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作為一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可實現(xiàn)儲能和電網(wǎng)或者負(fù)載的能量雙向流動。為提高PCS輸出性能，現(xiàn)有PCS多含有LCL型濾波器或者隔離變壓器等裝置。至此，PCS的數(shù)學(xué)模型將變成高階模型，采用傳統(tǒng)的電壓電流雙閉環(huán)控制不僅需要較多電壓電流傳感器，且增加了PI控制器（比例積分控制器）數(shù)量，不易調(diào)試，對于工程應(yīng)用相當(dāng)不便。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種PCS電壓頻率控制系統(tǒng)，以簡化控制策略和控制結(jié)構(gòu)、控制PCS穩(wěn)定輸出期望的恒定或可變的電壓和頻率以滿足工程需求。

本實用新型為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。

PCS電壓頻率控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點是，包括參考電壓變換器、鎖相環(huán)、網(wǎng)側(cè)電壓變換器、電壓互感器、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；所述參考電壓變換器與所述鎖相環(huán)的輸出端相連接，所述鎖相環(huán)的輸出端還與所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器相連接；所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器通過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)電壓變換器的兩個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；所述參考電壓變換器的一個輸出端連接在所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器與第一比例積分控制器之間，所述參考電壓變換器的另一個輸出端連接在所述網(wǎng)側(cè)電壓變換器與第二比例積分控制器之間；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。

與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在：

本實用新型的PCS電壓頻率控制系統(tǒng)，采用LCR-型PCS拓?fù)洌粌H具有良好的濾波效果，且能降低直流側(cè)電壓的要求。但此種拓?fù)涞臄?shù)學(xué)模型階數(shù)較高，如嚴(yán)格采用其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控制，不僅增加控制難度，且控制性能會大大降低。采用簡化可靠的方法可顯著提高其控制性能和實用價值。本實用新型提出的基于LCR-T降階模型的PCS電壓頻率控制方法，采用電壓環(huán)單級控制策略，將高階模型進(jìn)行簡化，控制結(jié)構(gòu)變得簡單；采用單級式的電壓閉環(huán)控制，控制策略更為簡化；具有良好的控制性能：直流側(cè)電壓存波動情況下，可控制PCS穩(wěn)定輸出期望的恒定或可變的電壓和頻率，可實時輸出恒定的或可變的電壓，實現(xiàn)了PCS在離網(wǎng)情況下的建壓建頻，可穩(wěn)定輸出期望的電壓和頻率，具有控制簡單、動態(tài)響應(yīng)快、輸出電壓正弦度度高等優(yōu)點，完全滿足工程需求。

附圖說明

圖1為本實用新型的PCS電壓頻率控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實用新型的PCS電壓頻率控制方法的流程圖。

圖3為對本實用新型的PCS電壓頻率控制系統(tǒng)及方法進(jìn)行測試時工況1條件下PCS輸出的A、B、C三相電壓波形示意圖。

圖4為對本實用新型的PCS電壓頻率控制系統(tǒng)及方法進(jìn)行測試時工況2條件下PCS輸出的A、B、C三相電壓波形示意圖。

圖5為對本實用新型的PCS電壓頻率控制系統(tǒng)及方法進(jìn)行測試時工況3條件下PCS輸出的A相電壓波形示意圖。

圖6為?LCR-型?PCS拓?fù)浜唸D。

圖7為LCR-T型PCS的單相等效電路模型。

圖8為阻抗網(wǎng)絡(luò)的化簡圖。

圖9為模型降階后的LCR-T型PCS的單相等效電路模型。

圖10為模型降階后的LCR-型?PCS拓?fù)浜唸D。

以下通過具體實施方式，并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。