[發明專利]一種微網穩壓裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201510259314.8
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN104821588B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）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（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司45104
• 代理人: 翁建華

技術領域：

本發明屬于微網系統穩壓技術領域，具體一種涉及微網穩壓裝置及其控制方法。

背景技術

隨著能源危機的加深，利用新能源發電代替傳統的發電已經是全世界研究的重點。我國對于采用新能源如太陽能、風能等清潔能源作為發電源尤為重視，提出了一系列針對新能源發電的經濟發展戰略。新能源發電因為其自然資源的不確定性使得電網電壓波動較大，降低了其可靠性，如果電網電壓波動嚴重甚至會造成重大損失。因此，如何對微網系統進行穩壓具有廣闊的前景。

風力、光伏發電等分布式發電系統，在并網時需要對電網側進行管理提高電網側對新能源發電的適應性，同時大規模可再生能源需要采用儲能設備平滑抑制功率和能量波動、無功電壓支撐、儲能及無功協調控制、有功/無功協調控制，同時還要適應系統的特殊運行工況，例如轉動慣量低、間歇能源波動突出、負荷變化劇烈、環保要求更嚴格等。

目前微網中穩壓方式一種在分布式發電接入點附近配置一定容量的儲能，通過逆變裝置接入微電網，一種是儲能通過DC/DC接入分布式發電的直流側，穩定直流電壓后通過DC/AC后接電網，還有一種將儲能接入背靠背形式的微網穩壓控制策略。以上三種是常見的穩壓方式，其穩壓方式需要用到較多的功率管，且儲能系統容量較大，整體控制比較復雜，成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種精確控制投切量、降低系統復雜度、提高穩定性及可靠性、提高控制效率、降低成本的微網穩壓裝置及其控制方法。

本發明采用如下技術方案解決上述技術問題：

一種微網穩壓裝置，包括風力發電電源模塊、光伏發電電源模塊、電容組模塊、單相異步電動機組模塊和PLC控制器模塊；

風力發電電源模塊的電源輸出端與光伏發電電源模塊的電源輸出端相連構成公共耦合點，電容組模塊、單相異步電動機組模塊分別連接公共耦合點；

PLC控制器模塊分別監測微網電壓、風力發電電源模塊的發電電壓和光伏發電電源模塊的發電電壓，并根據監測到的信號計算微網所需補償的容量，產生邏輯信號控制電容組模塊或單相異步電動機組模塊按微網所需補償的容量補償微網，實現穩壓控制。

所述風力發電電源模塊包括：風力機連接異步發電機，異步發電機連接公共耦合點，異步發電機還連接勵磁電容。

所述光伏發電電源模塊包括：光伏板經過DC/AC整流單元后連接公共耦合點。

所述電容組模塊包括：電容組分別經過第一開關組連接公共耦合點，第一開關組的控制端連接PLC控制器模塊。

所述單相異步電動機組模塊包括：單相異步電動機組分別經過第二開關組連接公共耦合點，第二開關組的控制端連接PLC控制器模塊。

所述PLC控制器模塊包括：信號采集電路、邏輯開關電路、第一PI調節器和第二PI調節器；信號采集電路分別采集微網電壓、風力發電電源模塊的發電電壓和光伏發電電源模塊的發電電壓，微網電壓經第一PI調節器處理，再經計算處理輸出微網所需補償的容量；邏輯開關電路根據輸入的風力發電電源模塊的發電電壓和光伏發電電源模塊的發電電壓進行判斷，輸出邏輯信號選擇投切電容組或投切單相異步電動機組，按微網所需補償的容量補償微網，實現穩壓控制；第二PI調節器采用功率內環控制輸出微網電壓，反饋到第一PI控制器實現閉環控制。

一種微網穩壓裝置的控制方法，微網為三相電網，任一相的控制方法包括以下步驟：

(1)參數設置：在PLC控制器模塊中分別設置電容組模塊相應參數、單相異步電動機組模塊相應參數、微網參考電壓以及PLC控制器模塊的通訊協議；

(2)模擬信號采集調理：信號采集電路分別實時采集微網電壓、風力發電電源模塊的發電電壓和光伏發電電源模塊的發電電壓，并分別依次進行隔離放大、反向求和、反向放大運算后輸出到PLC控制器模塊；

(3)數字信號處理：PLC控制器模塊將步驟(2)所采集的各模擬信號分別進行A/D轉換后獲得對應的數字信號；

(4)控制參數選擇：選擇微網的無功需求量和母線電壓作為控制參數實現自動投切；

(5)控制投切過程：微網電壓與設定微網電壓經比較后輸入第一PI控制器，再經計算處理輸出微網所需補償的容量，邏輯開關電路根據輸入的風力發電電源模塊的發電電壓和光伏發電電源模塊的發電電壓進行判斷，輸出邏輯信號選擇投切電容組或投切單相異步電動機組，按微網所需補償的容量補償微網。

所述投切電容組或投切單相異步電動機組的判斷選擇方法為：