[發(fā)明專(zhuān)利]一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510259314.8
• 申請(qǐng)日: 2015-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104821588B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧子廣;田向渝;龍軍;羅群;盧泉;李曉東;宮萍萍;李捷;李瀛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/16
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/16
• 代理公司: 廣西南寧公平專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司45104
• 代理人: 翁建華

1.一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，包括風(fēng)力發(fā)電電源模塊、光伏發(fā)電電源模塊、電容組模塊、單相異步電動(dòng)機(jī)組模塊和PLC控制器模塊；

風(fēng)力發(fā)電電源模塊的電源輸出端與光伏發(fā)電電源模塊的電源輸出端相連構(gòu)成公共耦合點(diǎn)，電容組模塊、單相異步電動(dòng)機(jī)組模塊分別連接公共耦合點(diǎn)；

PLC控制器模塊分別監(jiān)測(cè)微網(wǎng)電壓、風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓和光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)計(jì)算微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚a(chǎn)生邏輯信號(hào)控制電容組模塊或單相異步電動(dòng)機(jī)組模塊按微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘垦a(bǔ)償微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。

2.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電電源模塊包括：風(fēng)力機(jī)連接異步發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)連接公共耦合點(diǎn)，異步發(fā)電機(jī)還連接勵(lì)磁電容。

3.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述光伏發(fā)電電源模塊包括：光伏板經(jīng)過(guò)DC/AC整流單元后連接公共耦合點(diǎn)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述電容組模塊包括：電容組分別經(jīng)過(guò)第一開(kāi)關(guān)組連接公共耦合點(diǎn)，第一開(kāi)關(guān)組的控制端連接PLC控制器模塊。

5.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述單相異步電動(dòng)機(jī)組模塊包括：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)組分別經(jīng)過(guò)第二開(kāi)關(guān)組連接公共耦合點(diǎn)，第二開(kāi)關(guān)組的控制端連接PLC控制器模塊。

6.如權(quán)利要求1至5之一所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述PLC控制器模塊包括：信號(hào)采集電路、邏輯開(kāi)關(guān)電路、第一PI調(diào)節(jié)器和第二PI調(diào)節(jié)器；信號(hào)采集電路分別采集微網(wǎng)電壓、風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓和光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，微網(wǎng)電壓經(jīng)第一PI調(diào)節(jié)器處理，再經(jīng)計(jì)算處理輸出微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚贿壿嬮_(kāi)關(guān)電路根據(jù)輸入的風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓和光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓進(jìn)行判斷，輸出邏輯信號(hào)選擇投切電容組或投切單相異步電動(dòng)機(jī)組，按微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘垦a(bǔ)償微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制；第二PI調(diào)節(jié)器采用功率內(nèi)環(huán)控制輸出微網(wǎng)電壓，反饋到第一PI控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

7.如權(quán)利要求6所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置的控制方法，其特征在于，微網(wǎng)為三相電網(wǎng)，任一相的控制方法包括以下步驟：

(1)參數(shù)設(shè)置：在PLC控制器模塊中分別設(shè)置電容組模塊相應(yīng)參數(shù)、單相異步電動(dòng)機(jī)組模塊相應(yīng)參數(shù)、微網(wǎng)參考電壓以及PLC控制器模塊的通訊協(xié)議；

(2)模擬信號(hào)采集調(diào)理：信號(hào)采集電路分別實(shí)時(shí)采集微網(wǎng)電壓、風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓和光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，并分別依次進(jìn)行隔離放大、反向求和、反向放大運(yùn)算后輸出到PLC控制器模塊；

(3)數(shù)字信號(hào)處理：PLC控制器模塊將步驟(2)所采集的各模擬信號(hào)分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后獲得對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；

(4)控制參數(shù)選擇：選擇微網(wǎng)的無(wú)功需求量和母線電壓作為控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切；

(5)控制投切過(guò)程：微網(wǎng)電壓與設(shè)定微網(wǎng)電壓經(jīng)比較后輸入第一PI控制器，再經(jīng)計(jì)算處理輸出微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚壿嬮_(kāi)關(guān)電路根據(jù)輸入的風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓和光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓進(jìn)行判斷，輸出邏輯信號(hào)選擇投切電容組或投切單相異步電動(dòng)機(jī)組，按微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘垦a(bǔ)償微網(wǎng)。

8.如權(quán)利要求7所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置的控制方法，其特征在于，所述投切電容組或投切單相異步電動(dòng)機(jī)組的判斷選擇方法為：

當(dāng)(U_WT+U_PV)-U_ref＜0，選擇投切電容組；

當(dāng)(U_WT+U_PV)-U_ref＞0，選擇投切單相異步電動(dòng)機(jī)組；

其中，U_WT為風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，U_PV為光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，U_ref為微網(wǎng)參考電壓。

9.如權(quán)利要求7所述的一種微網(wǎng)穩(wěn)壓裝置的控制方法，其特征在于，所述微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘康挠?jì)算方法為：

所述微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘堪聪率接?jì)算：

Qref=12ΔUIsinθ]]>

其中，Q_ref為微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚＝U_ref-(U_WT+U_PV)，U_ref為微網(wǎng)參考電壓，U_WT為風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，U_PV為光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，I為負(fù)荷電流大小，θ為電流滯后電壓的角度，cosθ為功率因數(shù)；

根據(jù)微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚肚须娙莼騿蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)的數(shù)量具體方法如下：

(1)當(dāng)(U_WT+U_PV)-U_ref＜0，選擇投切電容組；采用提高電壓確定補(bǔ)償容量的方法或者暫態(tài)下直接補(bǔ)償電容值的方法；

①提高電壓確定補(bǔ)償容量的方法：

按下式計(jì)算補(bǔ)償容量：

QC=ΔU×UrefX]]>

其中，Q_C為需投入的容性無(wú)功，ΔU＝U_ref-(U_WT+U_PV)，U_ref為微網(wǎng)參考電壓，U_WT為風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，U_PV為光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，X為線路電抗；

②直接補(bǔ)償電容值的方法：

根據(jù)Qref=12CΔU2]]>

得：C=2QrefΔU2]]>

其中，Q_ref為上述計(jì)算所得微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚珻為補(bǔ)償電容值；

(2)當(dāng)(U_WT+U_PV)-U_ref＞0，選擇投切單相異步電動(dòng)機(jī)組；采用降低電壓確定補(bǔ)償容量的方法：

根據(jù)Qref=ΔU2ωL]]>

得L=ΔU2ωQref]]>

其中，Q_ref為上述計(jì)算所得微網(wǎng)所需補(bǔ)償?shù)娜萘浚貫殡娋W(wǎng)角頻率，

ΔU＝U_ref-(U_WT+U_PV)，U_ref為微網(wǎng)參考電壓，U_WT為風(fēng)力發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，U_PV為光伏發(fā)電電源模塊的發(fā)電電壓，L為所需補(bǔ)償?shù)碾姼写笮　?!-- SIPO -->