[發明專利]一種基于電池蓄能的交流柔性電力系統的控制方法

有效

• 申請號: 201610270657.9
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105743112B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 王培元;余龍海;廖育武
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 張英

技術領域

本發明屬于電力蓄能與電能轉換領域，更具體地，涉及一種基于電池蓄能的交流柔性電力系統的控制方法。

背景技術

隨著對能源系統的節約和利用，可再生能源成為現在電力系統應用的重點，可再生能源包括太陽能、水力、風力各種生物能等，將這些能源利用起來存儲起來進行再生使用，但是由于如今的供電系統已經成網化、系統化，對可再生能源的大量使用會使得電力系統發電側變得越來越復雜，再加上民用和商用等各類電力需求的不同，導致電力需求側呈現變化萬端的狀態，要保持電力供需的和諧，電力的供應端和需求端都必須保持一定的和諧，在這其中，比較有效的一種方式是采用電力蓄能技術，尤其是電池蓄能技術。

然而在現有的電池蓄能技術應用中，整流和逆變普遍功能單一，只有有功能量可逆傳輸，而為了使得電池蓄能技術能夠和供電電網一樣滿足變化多端的電力需求側的要求，還需要考慮無功需求，在有一些無功負荷的終端接入的時候，電池蓄能技術除了需要提供有功功率之外，還需要提供無功功率，現有技術中采用的解決方式是有部分新能源接入系統另外配置大量動態無功補償裝置來解決無功問題，上述方式既復雜又不可靠，控制的關聯性不好，無法達成有功無功協同控制，效果不好。本發明采用有功無功調節一體化技術方案，模擬同步發電機/電動機輸出特性，提供了一個更加有效的解決方案。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于電池蓄能的交流柔性電力系統及其控制方法，其目的在于提供一種長期在線工作的、可雙向能量傳輸的、雙向無功調節的、靜止動態電能電力系統及其控制方法，以充分滿足電力需求側的需求。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于電池蓄能的交流柔性電力系統的控制方法，所述控制方法基于的所述交流柔性電力系統包括依次并聯的電池、電池充放電回路、交直流變流器回路、電抗器，還包括設置于所述電池充放電回路與所述交直流變流器回路之間的電容器組，其特征在于，所述交流柔性電力系統還包括充放電回路控制器及交直流變流器回路控制器，其中所述充放電回路控制器用于對所述充放電回路實現控制，所述交直流變流器回路控制器用于對所述交直流變流器回路實現控制；

其中所述充放電回路控制器的控制方式為，實時監測所述電池電壓U_E和所述交直流變流器回路直流母線電壓U_D的動態電壓，控制所述電池放電回路的充電和放電的調節，使得所述直流母線電壓U_D保持穩定；

其中所述交直流變流器回路控制器的控制方式為，輸出有功和/或無功驅動信號予所述交直流變流器回路，使得所述交直流變流器回路的輸出電流I₀在以所述交直流變流器回路中的變流器最大輸出能力為限的一個四象限的圓內任意值變化，使得可以實現有功和/或無功的調節輸出。

進一步地，所述交直流變流器回路控制器的控制方式中，所述交直流變流器回路中的變流器輸出的電流值為：I₀＝S₀/U_S，S₀為整個所述交流柔性電力系統的輸出容量，該值由所述交直流變流器回路控制器接受的設置決定，U_S為網側電壓；所述交直流變流器回路中的變流器輸出的電壓值為：U₀＝U_S+U_l＝U_S+I₀*X_l，其中X_l為連接變流器與電網的電抗值。

進一步地，在所述交直流變流器回路控制器的控制下，所述輸出I₀的變化方式如下：

I₀沿著圓周變化：所述交直流變流器回路中的變流器輸出對應最大視在功率輸出，在不同象限對應不同功能，從第一至第四象限分別為感性充電、容性充電、容性放電、感性放電；

I₀沿著縱軸變化：純有功充放電，在最大功率充電與最大功率放電之間調節，功率因數為1；

I₀沿著橫軸變化：純無功輸出，所述電池無充放電，無功在最大容性與最大感性之間調節；

I₀沿著縱向弦變化：輸出特性為恒無功輸出的充放電調節；

I₀沿著橫向弦變化：輸出特性為恒有功的充放電的無功調節。

I₀沿著圓半徑變化：輸出特性為恒功率因數的充放電調節。