[發(fā)明專利]一種微網(wǎng)穩(wěn)壓用雙向變流器的控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610648972.0
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN106655197A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋香榮;蘇啟林;張海成
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)韶關(guān)研究院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/46
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44100
• 代理人: 華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)領(lǐng)域，特別是一種微網(wǎng)穩(wěn)壓用雙向變流器的控制方法。

背景技術(shù)

微網(wǎng)，即微電網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行，是智能電網(wǎng)的重要組成部分。

微網(wǎng)可以在并網(wǎng)運行和孤島(離網(wǎng))運行兩種模式之間切換。電力電子變流器是微網(wǎng)系統(tǒng)中的核心組成部分，變流器具有響應(yīng)速度快、慣性小、過流能力弱等特性，這使得微網(wǎng)能量管理的控制理念與常規(guī)系統(tǒng)有很大不同。所以，適用于微網(wǎng)中的變流器除了需要具備常規(guī)逆變器的功能以及能夠并聯(lián)運行外，同時變流器需要根據(jù)上級調(diào)度對微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的功率進行控制以達(dá)到穩(wěn)定微網(wǎng)系統(tǒng)電壓的目的。即微網(wǎng)系統(tǒng)中的變流器不但具有控制功率雙向流動的功能，還需要根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的特殊需求具備一些控制功能。

但是在目前的微網(wǎng)中，雙向變流器的功能往往是作為微網(wǎng)和分布式電源之間的傳輸通道，這樣就使得各個分布式電源(子單元)都是微網(wǎng)電壓的穩(wěn)定因素，這就很難對微網(wǎng)的電壓進行穩(wěn)定控制，并且分布式能源微網(wǎng)的電壓特點是各相電壓不平衡，電壓不像公用電網(wǎng)那么穩(wěn)定，很容易造成微網(wǎng)的崩潰。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種微網(wǎng)穩(wěn)壓用雙向變流器的控制方法。

本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種微網(wǎng)穩(wěn)壓用雙向變流器的控制方法，應(yīng)用于分布式能源微網(wǎng)中，包括步驟：

當(dāng)微網(wǎng)在孤島模式運行時，將雙向變流器作為調(diào)節(jié)微網(wǎng)的功率來穩(wěn)定電壓，并作為各分布式電源的參考電壓；

對雙向變流器進行多環(huán)控制，所述多環(huán)控制包括：基于功率環(huán)、電流環(huán)和電壓環(huán)的控制。

作為本發(fā)明的進一步改進，還包括步驟：對雙向變流器的輸出電壓進行重復(fù)控制。

作為本發(fā)明的進一步改進，還包括步驟：根據(jù)均流電流與雙向變流器輸出電流的差值，調(diào)節(jié)雙向變流器的有功和無功輸出，抑制并聯(lián)雙向變流器之間的環(huán)流。

作為本發(fā)明的進一步改進，所應(yīng)用的分布式能源微網(wǎng)包括多個分布式電源和儲能系統(tǒng)，共同向負(fù)荷供電。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述雙向變流器的主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為采用三個單相全橋變流結(jié)構(gòu)，三相相互解耦，并對三相進行單獨控制。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述對雙向變流器進行多環(huán)控制的步驟中，具體包括步驟：

通過功率測量模塊將負(fù)載電壓和雙向變流器的輸出電流計算對應(yīng)的功率；

將計算的功率與參考功率進行比較，得出內(nèi)環(huán)參考電壓的幅值、相角和周期值；所述參考功率通過倒下垂控制器得到；

再依次通過電壓PI控制器、重復(fù)控制器和電流比例控制器，分別進行電壓環(huán)控制、重復(fù)控制和電流環(huán)控制后，得到正弦調(diào)制信號，并輸入SPWM調(diào)制模塊中；

SPWM調(diào)制模塊將得出的調(diào)制信號反饋回雙向變流器。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明基于分布式能源微網(wǎng)中的電力電子變流器以穩(wěn)定微網(wǎng)電壓為主要功能，研究大功率單級式雙向變流器的控制策略，使得雙向變流器成為微網(wǎng)電壓穩(wěn)定的唯一主要單元。

同時，本發(fā)明中采用了多環(huán)控制的方法，保證了控制策略的實時性和良好的輸出電壓波形。因此，相比傳統(tǒng)的雙環(huán)控制策略，本發(fā)明增加功率環(huán)和重復(fù)控制器的多環(huán)反饋控制策略可以從功率流動角度來平衡微網(wǎng)中各個分布式電源以及負(fù)荷的供給關(guān)系，實現(xiàn)微電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，實現(xiàn)雙向變流器可以作為影響微網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的唯一主要因素。

為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的分布式能源微網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖2是本發(fā)明的三相雙向變流器的主電路拓?fù)鋱D。

圖3是本發(fā)明的多反饋控制器的邏輯框圖。

圖4是本發(fā)明的倒下垂控制器的原理框圖。

圖5a和圖5b分別是本發(fā)明的多反饋控制器的電流環(huán)和電壓環(huán)基本結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的并聯(lián)雙向變流器的控制示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由于微網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，而容易導(dǎo)致微網(wǎng)崩潰的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種微網(wǎng)穩(wěn)壓用雙向變流器的控制方法，具體通過以下的實施例進行說明。