一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法，其中充放电回路控制器的控制方式为，实时监测电池电压UE和交直流变流器回路直流母线电压UD的动态电压，控制充放电的调节，使得UD保持稳定；其中交直流变流器回路控制器的控制方式为，输出有功和/或无功驱动信号予交直流变流器回路，使得交直流变流器回路的输出电流I0在以交直流变流器回路中的变流器最大输出能力为限的一个四象限的圆内任意值变化，使得可以实现有功和/或无功的调节输出。按照本发明专利技术实现的电力系统的控制方法，对基于电池蓄能的电力系统提出了有效的控制方式，使得基于电池蓄能的电力系统能满足更加多样的输出需求，尤其是适用于无功输出的负荷情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力蓄能与电能转换领域，更具体地，涉及一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法。
技术介绍
随着对能源系统的节约和利用，可再生能源成为现在电力系统应用的重点，可再生能源包括太阳能、水力、风力各种生物能等，将这些能源利用起来存储起来进行再生使用，但是由于如今的供电系统已经成网化、系统化，对可再生能源的大量使用会使得电力系统发电侧变得越来越复杂，再加上民用和商用等各类电力需求的不同，导致电力需求侧呈现变化万端的状态，要保持电力供需的和谐，电力的供应端和需求端都必须保持一定的和谐，在这其中，比较有效的一种方式是采用电力蓄能技术，尤其是电池蓄能技术。然而在现有的电池蓄能技术应用中，整流和逆变普遍功能单一，只有有功能量可逆传输，而为了使得电池蓄能技术能够和供电电网一样满足变化多端的电力需求侧的要求，还需要考虑无功需求，在有一些无功负荷的终端接入的时候，电池蓄能技术除了需要提供有功功率之外，还需要提供无功功率，现有技术中采用的解决方式是有部分新能源接入系统另外配置大量动态无功补偿装置来解决无功问题，上述方式既复杂又不可靠，控制的关联性不好，无法达成有功无功协同控制，效果不好。本专利技术采用有功无功调节一体化技术方案，模拟同步发电机/电动机输出特性，提供了一个更加有效的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统及其控制方法，其目的在于提供一种长期在线工作的、可双向能量传输的、双向无功调节的、静止动态电能电力系统及其控制方法，以充分满足电力需求侧的需求。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法，所述控制方法基于的所述交流柔性电力系统包括依次并联的电池、电池充放电回路、交直流变流器回路、电抗器，还包括设置于所述电池充放电回路与所述交直流变流器回路之间的电容器组，其特征在于，所述交流柔性电力系统还包括充放电回路控制器及交直流变流器回路控制器，其中所述充放电回路控制器用于对所述充放电回路实现控制，所述交直流变流器回路控制器用于对所述交直流变流器回路实现控制；其中所述充放电回路控制器的控制方式为，实时监测所述电池电压UE和所述交直流变流器回路直流母线电压UD的动态电压，控制所述电池放电回路的充电和放电的调节，使得所述直流母线电压UD保持稳定；其中所述交直流变流器回路控制器的控制方式为，输出有功和/或无功驱动信号予所述交直流变流器回路，使得所述交直流变流器回路的输出电流I0在以所述交直流变流器回路中的变流器最大输出能力为限的一个四象限的圆内任意值变化，使得可以实现有功和/或无功的调节输出。进一步地，所述交直流变流器回路控制器的控制方式中，所述交直流变流器回路中的变流器输出的电流值为：I0＝S0/US，S0为整个所述交流柔性电力系统的输出容量，该值由所述交直流变流器回路控制器接受的设置决定，US为网侧电压；所述交直流变流器回路中的变流器输出的电压值为：U0＝US+Ul＝US+I0*Xl，其中Xl为连接变流器与电网的电抗值。进一步地，在所述交直流变流器回路控制器的控制下，所述输出I0的变化方式如下：I0沿着圆周变化：所述交直流变流器回路中的变流器输出对应最大视在功率输出，在不同象限对应不同功能，从第一至第四象限分别为感性充电、容性充电、容性放电、感性放电；I0沿着纵轴变化：纯有功充放电，在最大功率充电与最大功率放电之间调节，功率因数为1；I0沿着横轴变化：纯无功输出，所述电池无充放电，无功在最大容性与最大感性之间调节；I0沿着纵向弦变化：输出特性为恒无功输出的充放电调节；I0沿着横向弦变化：输出特性为恒有功的充放电的无功调节。I0沿着圆半径变化：输出特性为恒功率因数的充放电调节。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术针对基于电池蓄能的电力系统提出了其不能产生无功输出的问题；(2)本专利技术为上述电力系统提出了有效的控制方式，使得基于电池蓄能的电力系统能满足更加多样的输出端的需求，尤其是适用于无功输出的情况。附图说明图1是按照本专利技术实现的工作于单相交流回路的电池蓄能实施例结构图；图2是按照本专利技术实现的工作于三相交流回路的电池蓄能实施例结构图；图3是按照本专利技术实现的基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法的控制矢量分析图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1所示为工作于单相交流回路的电池蓄能实施例原理图，系统的主回路部分由依次并联的大容量动力电池E、电池充放电回路、单相交直流变流器回路、单相电抗器组成；主回路硬件还包括设置于电池充放电回路与单相交直流变流器回路之间的电容器(组)、电池充放电回路控制器和交直流变流回路控制器。其中电池充放电回路采用现有技术中常采用普遍使用的充放电回路，而电池充放电回路控制器用于实现对充放电回路的控制；充放电回路控制器可接受大容量动力电池电压UE和变流器直流母线电压检测信号UD，实现充电和放电的快速转换和连续调节，以保证变流器直流母线电压的稳定。变流器接受来自其控制器的有功和无功控制指令，指令的具体形式即是输入的电压电流信息，结合反馈的网侧电压US、逆变输出电压U0和逆变输出电流I0，产生频率与电网频率一致，幅值和相位取决于控制指令的正弦波信号，从而控制变流器输出对应的交流电压；充放电控制器根据电池电压UE和变流器直流母线电压UD的动态电压，控制充电和放电的转换和连续调节，以实现变流器直流母线电压UD的稳定。变流控制器根据电力系统的有功无功调节指令，结合电力系统电压、变流器输出电压和输出电流的反馈信号，计算变流器的输出电压对应的电压和相位，控制变流器输出需要的电压。其中在控制指令的形式上，包括充电、放电的有功指令和感性无功、容性无功的无功指令，由此使得对单相交直流变流器回路实现控制，从而可以在四个象限工作，输出PWM正弦波电压，电容器(组)具有足够大的容量，满足变流器模拟同步发电机动态特性的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法，所述控制方法基于的所述交流柔性电力系统包括依次并联的电池、电池充放电回路、交直流变流器回路、电抗器，还包括设置于所述电池充放电回路与所述交直流变流器回路之间的电容器组，其特征在于，所述交流柔性电力系统还包括充放电回路控制器及交直流变流器回路控制器，其中所述充放电回路控制器用于对所述充放电回路实现控制，所述交直流变流器回路控制器用于对所述交直流变流器回路实现控制；其中所述充放电回路控制器的控制方式为，实时监测所述电池电压UE和所述交直流变流器回路直流母线电压UD的动态电压，控制所述电池放电回路的充电和放电的调节，使得所述直流母线电压UD保持稳定；其中所述交直流变流器回路控制器的控制方式为，输出有功和/或无功驱动信号予所述交直流变流器回路，使得所述交直流变流器回路的输出电流I0在以所述交直流变流器回路中的变流器最大输出能力为限的一个四象限的圆内任意值变化，使得可以实现有功和/或无功的调节输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制方法，所述控制方法
基于的所述交流柔性电力系统包括依次并联的电池、电池充放电回路、交
直流变流器回路、电抗器，还包括设置于所述电池充放电回路与所述交直
流变流器回路之间的电容器组，其特征在于，所述交流柔性电力系统还包
括充放电回路控制器及交直流变流器回路控制器，其中所述充放电回路控
制器用于对所述充放电回路实现控制，所述交直流变流器回路控制器用于
对所述交直流变流器回路实现控制；
其中所述充放电回路控制器的控制方式为，实时监测所述电池电压UE和所述交直流变流器回路直流母线电压UD的动态电压，控制所述电池放电
回路的充电和放电的调节，使得所述直流母线电压UD保持稳定；
其中所述交直流变流器回路控制器的控制方式为，输出有功和/或无功
驱动信号予所述交直流变流器回路，使得所述交直流变流器回路的输出电
流I0在以所述交直流变流器回路中的变流器最大输出能力为限的一个四象
限的圆内任意值变化，使得可以实现有功和/或无功的调节输出。
2.如权利要求1所述的一种基于电池蓄能的交流柔性电力系统的控制
方法，其特征在于，所述交直流变流器回路控制器的控制方式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培元，余龙海，廖育武，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42