[發明專利]一種用于脈沖負載的電源功率波動控制方法

在審

• 申請號: 202010092139.9
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111327211A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 盧勝利;孫勇;王瑋;謝寧
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M1/14;H02M1/32;H02J3/24
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明提供了一種用于脈沖負載的電源功率波動控制方法和系統，該方法包括：輸出電壓與輸出電壓參考信號比較后得到輸出電壓偏差量；輸出電壓偏差量經計算得到電流參考信號；對實時負載電流進行低通濾波處理得到穩態負載電流值，并通過穩態負載電流值對電流參考信號進行限幅處理；輸出電流與最終的電流參考信號比較后得到輸出電流偏差量；輸出電流偏差量經過計算得到電源控制驅動信號；驅動信號通過功率電路使輸出電流跟蹤最終的電流參考信號。本發明通過調節電源輸出電流來改變儲能電容充放電時間，使電源輸入端工作在較為穩定的工作狀態，從而保持供電功率穩定，供電側的輸入功率波動范圍大幅減小，達到抑制功率波動的效果，優化系統用電特性。

技術領域

本發明涉及供電電源轉換裝置技術領域，尤其涉及一種用于脈沖負載的電源功率波動控制方法。

背景技術

供電系統作為各類工業設備的能量保障，是保證設備可靠工作必不可少的要素，對設備的正常運轉起著至關重要的作用。除了大型地面設備有專用供電網絡外，船舶、移動載車、飛機等各應用平臺均需要配備滿足設備功率需求的可移動式獨立電力系統，形成孤島型微電網供給系統內各設備的用電。獨立電力系統通常由汽輪/柴油發電機組、后備儲能等設備組成。受限于體積、重量、成本、單機容量等限制條件，獨立電力系統除了滿足設備需求的功率外，功率余量不大；另外如果供電系統余量過大，也導致平臺發電機組大部分時間工作在輕載工況下，導致效率下降，導致可靠性和經濟性問題，因此一般情況下設備自身設計的獨立電力系統自身功率容量和機組轉動慣量有限。

隨著設備性能要求的持續提升，各類型設備在用電功率需求不斷增大的同時，設備負載特性也越來越復雜，如高能激光、通信基站等。這類用電設備工作時呈現脈沖特性，表現為長時間段內平均功率較低，但單個周期內峰值功率較大。與傳統穩態負載不同，脈沖負載設備不僅在啟動和關機時對供電系統有單次沖擊，而且在其正常運行時的功率突變也對供電系統產生持續反復的加載與卸載的功率擾動，引起供電系統電流大幅頻繁變化，影響供電系統的輸出特性。

以陸地大容量、大機組為主要特征的大型公用電網，因其容量近似無窮大，系統慣性也非常大，負載突加和突卸的功率擾動并不會引起電網電壓和頻率發生大幅度波動，對電網的影響很小；而在容量較小的微電網中，情況則明顯不同，由于微電網的慣性小，機電調節控制器響應時間長，通常達到秒級，而大型脈沖負載設備工作周期為毫秒級，通過機電控制難以及時響應脈沖負載功率的變化，造成微電網抵御負載擾動的能力差，給脈沖負載下微電網運行特性分析與控制帶來困難，從而易對供電系統造成電能質量問題，如諧波電流污染、電壓波動和閃變、電網電壓頻率波動等，嚴重影響獨立電力系統的穩定性，同時還帶來經濟性和可靠性等問題。

在孤島型微電網、獨立電力系統或有限容量供電系統中，如船舶、移動載車、飛機平臺的發電機組、新能源發電系統等，由于自身功率容量有限，轉動慣量小，難以承受脈沖功率負載重復、高頻的突加、突卸工作特性，導致供電系統無法達到穩定工作狀態，引起供電系統電能質量問題，主要包括諧波電流污染，電壓波動和閃變等，嚴重情況下甚至使發電機組輸出電壓或頻率持續下降，直至機組保護停機，無法運行。目前針對這種脈動負載條件下電源系統功率波動問題，國內外還沒有有效的解決措施，傳統的解決方案是在電源輸出端增加儲能電容，向脈沖負載提供實時需要的負載峰值電能，平抑脈沖負載對電源的影響，但隨著脈沖負載逐漸增多，脈沖負載特性也多種多樣，不同負載之間開關周期、峰值功率、占空比、濾波電容等參數也不同，該措施并不能解決輸入端的功率波動問題。

發明內容

本發明提供了一種用于脈沖負載的電源功率波動控制方法通過檢測負載平均功率實時調節供電電源裝換裝置的輸出功率，在保證脈沖功率負載獲取高峰值功率的前提下，大大降低供電電源轉換裝置輸入側的功率波動，減小脈沖負載對微型電網的功率沖擊，保障系統可靠穩定運行。

具體而言本發明提供了一種用于脈沖負載的電源功率波動控制方法，其特征在于，所述電源功率波動控制方法包括以下步驟：