[發明專利]一種基于功率控制的電力彈簧應用系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710644317.2
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107230983B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王青松;左武堅;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種基于功率控制的電力彈簧應用系統的控制方法，所述電力彈簧應用系統包含傳統發電輸出電壓源v_G、線路電阻R₁、線路電感L₁、關鍵負載Z_C、非關鍵負載Z_NC、一個單相電力彈簧系統以及一個模擬新能源發電并網逆變器系統，所述單相電力彈簧系統包含一個單相電壓源型逆變器模塊和一個LC低通濾波器，所述單相電壓源型逆變器模塊的交流側一端連接LC低通濾波器中L的一端；所述L的另一端不僅與電容C的一端相連，還與關鍵負載Z_C的一端相連，所述電容C的另一端除了與非關鍵負載Z_NC的一端相連，還與所述單相電壓源型逆變器模塊的交流側的另一輸出端相連，所述非關鍵負載Z_NC的另一端接地，所述模擬新能源發電并網逆變器系統包括模擬新能源發電并網逆變器，所述模擬新能源發電并網逆變器包括PWM逆變模塊，所述模擬新能源發電并網逆變器的輸出端通過濾波電感L_f連接在關鍵負載Z_C的一端，另一端接地，所述傳統發電輸出電壓源v_G與線路電阻R₁和線路電感L₁串聯后連接到關鍵負載Z_C的一端，v_G的另一端接地，所述單相電壓源型逆變器模塊的直流側輸入直流電，所述單相電壓源型逆變器模塊含PWM整流模塊，所述電力彈簧中的單相逆變器模塊的輸入側直流電是由PWM整流模塊提供，所述逆變器模塊輸入側的直流電是經由PWM整流模塊以及電解電容C_dc提供，所述PWM整流模塊的輸入端與電網輸出單相交流電相連，所述PWM整流模塊的輸出端連接逆變器模塊的直流側，電解電容C_dc并聯在所述PWM整流模塊的輸出端，所述單相電壓源型逆變器模塊、PWM整流模塊以及PWM逆變模塊的拓撲結構均是由反并聯二極管的第一至第四開關管構成的單相全橋電路，其特征在于，采用有功、無功的雙PID解耦控制，一個控制周期包括如下步驟：

1），采集關鍵負載的電壓信號v_S和公共連接點PCC處的電流值i，計算輸入到電力彈簧系統的有功功率和無功功率；

2），將所采集的有功功率P以及電壓信號v_S分別與給定的有功功率以及給定的電壓有效值P_ref和V_ref作比較；

兩個差值分別經過一個PID控制器，其輸出分別為d軸電壓參考值v_dref和無功功率參考值Q_ref；

3），將所述Q_ref與計算所得的無功功率Q作比較，兩者差值經PID調節器后的輸出值為q軸電壓參考值v_qref；

4），將d軸和q軸的電壓參考值轉換為逆變器的輸出電壓參考值v_ref再經限幅后作為SPWM調制波v_{_ref}；

5），將所述v_{_ref}與三角載波比較，得到所述單相電壓源型逆變器模塊的第一至第四開關管的驅動信號，控制逆變器模塊的交流輸出端輸出電壓的基波分量與所述電力彈簧電壓相量v_ES相位相同的交流電壓；

6），此策略在保證了關鍵負載電壓的穩定的同時維持了其輸入功率的穩定，然后結束本次控制周期的控制流程，等待下一控制周期。