微电网中的超级电容的控制方法和设备技术

本发明专利技术提供一种微电网中的超级电容的控制方法和设备，该超级电容的控制方法包括：检测单元检测微电网母线的实时电压和实时电流；实时功率计算单元基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；放电控制单元根据所述有功功率和所述无功功率控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。采用根据本发明专利技术示例性实施例的微电网中的超级电容的控制方法来控制超级电容，能充分发挥超级电容快速启动优点，在微电网发生波动时，可使母线电压快速地恢复正常，可较好地改善电能质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网控制领域，具体地，涉及一种微电网中的超级电容的控制方法和设备。
技术介绍
目前国内外都致力于微电网的建设，并改善和解决微电网并网过程中产生的电能质量问题。超级电容器作为一种功率型储能技术，可以平抑暂态波动、提高电能质量、提供短时能量，对稳定微电网起着十分重要的作用。超级电容是一种电化学元件，储能过程并不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此超级电容器反复充放电可以达到数十万次，寿命达10年以上，且不会造成环境污染。另外，它具有非常高的功率密度，为电池的10～100倍，适用于短时间高功率输出，充电速度快、模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充电。充放电过程中发生的电化学反应具有良好的可逆性，低温性能优越，超级电容充放电过程中发生的电荷转移大部分都在电极活性物质表面进行，容量随温度的衰减非常小。目前应用于超级电容的控制策略在改善电能质量方面所起的作用并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微电网中的超级电容的控制方法和设备，以解决现有的控制策略在改善电能质量方面所起的作用并不理想的技术问题。根据本专利技术的第一个方面提供一种微电网中的超级电容的控制方法，所述超级电容的控制方法包括：检测单元检测微电网母线的实时电压和实时电流；实时功率计算单元基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；放电控制单元根据所述有功功率和所述无功功率控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。可选地，控制超级电容放电的步骤包括：相角计算单元根据所述有功功率、给定的有功功率、微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角；电压幅值计算单元根据所述无功功率、给定的无功功率、微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值；放电控制单元根据计算的超级电容输出电压的相角和幅值来控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。可选地，计算超级电容输出电压的相角的步骤包括：相角计算单元根据所述有功功率、给定的有功功率和微电网的额定频率计算频率下垂系数，并根据计算的频率下垂系数和微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角。可选地，计算超级电容输出电压的幅值的步骤包括：电压幅值计算单元根据所述无功功率、给定的无功功率和微电网的额定电压计算电压下垂系数，并根据计算的电压下垂系数和微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值。可选地，根据计算的超级电容输出电压的相角和幅值来控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压的步骤包括：电压参考值计算单元基于超级电容输出电压的相角和幅值计算d轴参考电压和q轴参考电压；放电控制单元根据所述d轴参考电压和d轴正序电压反馈以及所述q轴参考电压和q轴正序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的正序分量，以使微电网母线的电压的正序分量在额定范围之内，所述d轴正序电压反馈和所述q轴正序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的正序分量；放电控制单元根据d轴负序电压反馈和q轴负序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的负序分量，以用于补偿微电网母线的电压并消除微电网母线的电压的负序分量，所述d轴负序电压反馈和所述q轴负序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的负序分量。可选地，计算有功功率和无功功率的步骤包括：实时功率计算单元将所述实时电压和所述实时电流进行克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换，并根据克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换后的实时电压和实时电流计算所述有功功率和所述无功功率。可选地，所述超级电容的控制方法还包括：检测单元检测超级电容的储存的电荷量是否小于预定值；当超级电容储存的电荷量小于所述预定值时，控制单元控制超级电容停止放电；当超级电容储存的电荷量大于所述预定值时，返回检测单元执行检测微电网母线的实时电压和实时电流的步骤。根据本专利技术的另一方面提供一种超级电容的控制设备，该超级电容的控制设备包括包括：检测单元，检测微电网母线的实时电压和实时电流；实时功率计算单元，基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；放电控制单元，根据所述有功功率和所述无功功率控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。可选地，放电控制单元包括：相角计算单元，根据所述有功功率、给定的有功功率、微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角；电压幅值计算单元，根据所述无功功率、给定的无功功率、微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值；其中，放电控制单元根据计算的超级电容输出电压的相角和幅值来控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。可选地，相角计算单元根据所述有功功率、给定的有功功率和微电网的额定频率计算频率下垂系数，并根据计算的频率下垂系数和微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角。可选地，电压幅值计算单元根据所述无功功率、给定的无功功率和微电网的额定电压计算电压下垂系数，并根据计算的电压下垂系数和微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值。可选地，放电控制单元还包括：电压参考值计算单元，基于超级电容输出电压的相角和幅值计算d轴参考电压和q轴参考电压；其中，放电控制单元根据所述d轴参考电压和d轴正序电压反馈以及所述q轴参考电压和q轴正序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的正序分量，以使微电网母线的电压的正序分量在额定范围之内，所述d轴正序电压反馈和所述q轴正序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的正序分量；放电控制单元根据d轴负序电压反馈和q轴负序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的负序分量，以用于补偿微电网母线的电压并消除微电网母线的电压的负序分量，所述d轴负序电压反馈和所述q轴负序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的负序分量。可选地，实时功率计算单元将所述实时电压和所述实时电流进行克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换，并根据克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换后的实时电压和实时电流计算所述有功功率和所述无功功率。可选地，检测单元还检测超级电容的储存的电荷量是否小于预定值；当超级电容储存的电荷量小于所述预定值时，控制单元控制超级电容停止放电；当超级电容储存的电荷量大于所述预定值时，检测单元继续检测微电网母线的实时电压和实时电流。采用根据本专利技术示例性实施例的微电网中的超级电容的控制方法来控制超级电容，能充分发挥超级电容快速启动优点，在微电网发生波动时，可使母线电压快速地恢复正常，可较好地改善电能质量。此外，根据本专利技术的示例性实施例的微电网中的超级电容的控制方法来控制超级电容，超级电容控制器具有即插即用的功能，只需要根据母线上电压和频率的变化改变超级电容自身的功率输出，以稳定母线的电压和频率。此外，根据本专利技术的示例性实施例的微电网中的超级电容的控制方法来控制超级电容，因为超级电容没有和其余的分布式电源进行通讯，省去了通讯时间，没有采集其余主电源的功率输出，省去了近1个周波的采集计算时间，能够比目前超级电容控制方式速度更快。此外，根据本专利技术的示例性实施例的微电网中的超级电容的控制方法来控制超级电容，能够通过设置合理的下垂系数，让超级电容进入线性运行区域。将在接下来的描述中部分阐述本专利技术另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术的实施而得知。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，本专利技术的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：图1是根据本专利技术的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网中的超级电容的控制方法，其特征在于，所述超级电容的控制方法包括：检测单元检测微电网母线的实时电压和实时电流；实时功率计算单元基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；放电控制单元根据所述有功功率和所述无功功率控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。

【技术特征摘要】
1.一种微电网中的超级电容的控制方法，其特征在于，所述超级电容的控制方法包括：检测单元检测微电网母线的实时电压和实时电流；实时功率计算单元基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；放电控制单元根据所述有功功率和所述无功功率控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。2.根据权利要求1所述的超级电容的控制方法，其特征在于，控制超级电容放电的步骤包括：相角计算单元根据所述有功功率、给定的有功功率、微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角；电压幅值计算单元根据所述无功功率、给定的无功功率、微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值；放电控制单元根据计算的超级电容输出电压的相角和幅值来控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压。3.根据权利要求2所述的超级电容的控制方法，其特征在于，计算超级电容输出电压的相角的步骤包括：相角计算单元根据所述有功功率、给定的有功功率和微电网的额定频率计算频率下垂系数，并根据计算的频率下垂系数和微电网的额定频率计算超级电容输出电压的相角。4.根据权利要求2所述的超级电容的控制方法，其特征在于，计算超级电容输出电压的幅值的步骤包括：电压幅值计算单元根据所述无功功率、给定的无功功率和微电网的额定电压计算电压下垂系数，并根据计算的电压下垂系数和微电网的额定电压计算超级电容输出电压的幅值。5.根据权利要求2所述的超级电容的控制方法，其特征在于，根据计算的超级电容输出电压的相角和幅值来控制超级电容放电，以调节微电网母线的电压的步骤包括：电压参考值计算单元基于超级电容输出电压的相角和幅值计算d轴参考电压和q轴参考电压；放电控制单元根据所述d轴参考电压和d轴正序电压反馈以及所述q轴参考电压和q轴正序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的正序分量，以使微电网母线的电压的正序分量在额定范围之内，所述d轴正序电压反馈和所述q轴正序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的正序分量；放电控制单元根据d轴负序电压反馈和q轴负序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的负序分量，以用于补偿微电网母线的电压并消除微电网母线的电压的负序分量，所述d轴负序电压反馈和所述q轴负序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的负序分量。6.根据权利要求1所述的超级电容的控制方法，其特征在于，计算有功功率和无功功率的步骤包括：实时功率计算单元将所述实时电压和所述实时电流进行克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换，并根据克拉克坐标轴转换和帕克坐标轴转换后的实时电压和实时电流计算所述有功功率和所述无功功率。7.根据权利要求1所述的超级电容的控制方法，其特征在于，所述超级电容的控制方法还包括：检测单元检测超级电容的储存的电荷量是否小于预定值；当超级电容储存的电荷量小于所述预定值时，控制单元控制超级电容停止放电；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德化，张卫，魏丹，张文瀚，陈小海，
申请(专利权)人：江苏金风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32