微电网电压摄动控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种微电网电压摄动控制系统和方法，其中，该系统包括：储能单元、变换器单元、坐标变换和有功功率计算单元、功率控制器、电压控制器、自适应限幅器、电流控制器、PWM发生器；自适应限幅器，用于对功率控制器输出的有功电流参考值和电压控制器输出的无功电流参考值进行限幅，输出有功参考电流和无功参考电流；PWM发生器，用于对电压控制信号进行PWM调制产生PWM波形，输入至变换器单元中。本发明专利技术解决了现有技术中微电网中电压频繁波动和无功功率难以优化分配的技术问题，达到了有效抑制微电网的电压波动，保证电压稳定运行的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网
，特别涉及一种微电网电压摄动控制系统和方法。
技术介绍
近些年来，随着微电网的迅猛发展，以风力发电和太阳能发电形成的微电网逐步成了新能源供电的主流。由于风力发电和光伏发电具有随机性、波动性和间歇性的特点，使得风光发电形成的微电网中的电压经常出现频繁波动，造成电压摄动，从而严重影响了微电网的电压稳定性。为了解决上述问题，在微电网中接入了大规模储能装置，以用来平抑微电网内的电压和频率。通过大规模储能技术的引入，可以实时有效地改善间歇式电源运行特性，提升微电网的调控能力，从而提高微电网运行的稳定性和可靠性，同时也增加了微电网的并网能力。目前，以电化学储能为代表的新型储能技术已经从小容量、小规模发展为大容量与规模化储能系统的研究和应用，通过对微电网中的风光储联合发电系统的研究，可以解决大规模新能源并网的难题，依托风光储示范电站的储能系统，还可以开展包括联合发电系统全景监控、运维技术等多项相关课题的研究。然而，如何充分利用大规模储能装置参与微电网电压的摄动控制，优化调度微电网中的功率分配，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种微电网电压摄动控制系统，以解决现有技术中微电网中电压频繁波动和无功功率难以优化分配的技术问题。该系统包括：储能单元、变换器单元、坐标变换和有功功率计算单元、功率控制器、电压控制器、自适应限幅器、电流控制器、PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)发生器；其中，所述储能单元，用于为微电网供电；所述变换器单元，与所述储能单元的输出端相连，用于调节所述储能单元的输出电流至满足所述微电网的无功电流需求；所述坐标变换和有功功率计算单元，输入端与所述变换器单元的输出端相连，用于将所述变换器单元输出的ABC坐标系上的变量转换至旋转坐标系dq上的变量，其中，所述坐标变换和有功功率计算单元的输出端包括：有功电流反馈输出端、无功电流反馈输出端和有功功率输出端；所述功率控制器，输入端与有功功率参考值相连，且与所述坐标变换和有功功率计算单元的有功功率输出端相连，输出端包括：有功电流参考值输出端；所述电压控制器，输入端与微电网电压和微电网电压参考值相连，输出端包括：无功电流参考值输出端；所述自适应限幅器，输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端和所述电压控制器的无功电流参考值输出端相连，用于对所述功率控制器输出的有功电流参考值和所述电压控制器输出的无功电流参考值进行限幅，输出有功参考电流和无功参考电流；所述电流控制器，输入端与所述自适应性限幅器的输出端相连，且与所述坐标变换和有功功率计算单元的有功电流反馈输出端和无功电流反馈输出端相连，用于对微电网的有功电流和无功电流进行调节，使有功电流和无功电流能够跟踪所述有功参考电流和无功参考电流，所述电流控制器的输出端输出的是电压控制信号；所述PWM发生器，与所述电流控制器的输出端相连，用于对所述电压控制信号进行PWM调制产生PWM波形，输入至所述变换器单元中。在一个实施例中，所述自适应限幅器包括：有功电流限幅电路、无功电流限幅电路、第一平方处理电路、第二平方处理电路、累加电路、开平方处理电路、求最小值电路，其中：所述有功电流限幅电路的输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端相连，所述有功电流限幅电路的输出端与所述求最小值电路的第一输入端相连；所述无功电流限幅电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相连，所述无功电流限幅电路的输出端为所述自适应限幅器的无功参考电流输出端；所述第一平方处理电路的输入为所述变换器单元输出的参考电流限幅值，所述第一平方处理电路的输出端与所述第一累加电路的正值输入端相连；所述第二平方处理电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相连，所述第二平方处理电路的输出端与所述累加电路的负值输入端相连；所述累加电路的输出端与所述开平方处理电路的输入端相连，所述开平方处理电路的输出端与所述求最小值电路的第二输出端相连；所述求最小值电路的输出端为所述自适应限幅器的有功参考电流输出端。在一个实施例中，所述变换器单元包括：三相变换器，用于将所述储能单元的能量变换为微电网电压摄动时所需补偿的能量；滤波电抗，与所述三相变换器相连，用于滤除所述储能单元中的直流功率转换为微电网交流无功功率时产生的高次谐波。在一个实施例中，所述三相变换器包括：用于在PWM控制下将直流电能变换为交流电能。在一个实施例中，所述功率控制器中设置有第一PI调节器，所述第一PI调节器用于将所述三相变换器输出的有功功率所需补偿的功率设定值，输入到所述微电网中；所述电压控制器中设置有第二PI调节器，所述第二PI调节器用于将所述三相变换器输出的无功功率所需补偿的电压摄动设定值，输入到所述微电网中。在一个实施例中，所述PWM发生器还用于对主电路同一桥臂上的两路驱动信号进行互锁、电气隔离和功率放大。在一个实施例中，所述功率控制器和所述电压控制器中设置有PI调节器，用于进行PI调节。在一个实施例中，所述PWM发生器为SKYPER32型号的PWM发生器。本专利技术实施例还提供了一种微电网电压摄动控制方法，以解决现有技术中微电网中电压频繁波动和无功功率难以优化分配的技术问题。该方法包括：检测变换器单元输出的三相电流；将所述三相电流转换为以微电网基波频率同步旋转的直流变量；获取功率控制器输出的有功电流参考值，和电压控制器输出的无功功率参考值；将所述直流变量与所述有功电流参考值和所述无功功率参考值进行比较，得到比较结果；将所述比较结果经过自适应限幅器进行优化，最大限度地输出有功参考电流和无功参考电流；通过电流控制器，对所述自适应限幅器最大限度输出的有功参考电流和无功参考电流，进行控制得到两相电压控制信号；对所述两相电压控制信号进行PWM调制得到PWM波形，并将所述PWM波形输入所述变换器单元中。在一个实施例中，将所述比较结果经过自适应限幅器进行优化，最大限度地输出有功参考电流和无功参考电流，包括：按照以下限幅条件进行优化：idlin*2+iqlim*2=1.5ie]]>其中，表示有功参考电流限幅值，表示无功参考电流限幅值，自适应限幅器最大限度输出的无功参考电流，ie表示微电网侧交流电流的额定值；最大限度地输出的有功参考电流和无功参考电流为：id*=id1*,idlim*<id1*本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网电压摄动控制系统，其特征在于，包括：储能单元、变换器单元、坐标变换和有功功率计算单元、功率控制器、电压控制器、自适应限幅器、电流控制器、PWM发生器；其中，所述储能单元，用于为微电网供电；所述变换器单元，与所述储能单元的输出端相连，用于调节所述储能单元的输出电流至满足所述微电网的无功电流需求；所述坐标变换和有功功率计算单元，输入端与所述变换器单元的输出端相连，用于将所述变换器单元输出的ABC坐标系上的变量转换至旋转坐标系dq上的变量，其中，所述坐标变换和有功功率计算单元的输出端包括：有功电流反馈输出端、无功电流反馈输出端和有功功率输出端；所述功率控制器，输入端与有功功率参考值相连，且与所述坐标变换和有功功率计算单元的有功功率输出端相连，输出端包括：有功电流参考值输出端；所述电压控制器，输入端与微电网电压和微电网电压参考值相连，输出端包括：无功电流参考值输出端；所述自适应限幅器，输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端和所述电压控制器的无功电流参考值输出端相连，用于对所述功率控制器输出的有功电流参考值和所述电压控制器输出的无功电流参考值进行限幅，输出有功参考电流和无功参考电流；所述电流控制器，输入端与所述自适应性限幅器的输出端相连，且与所述坐标变换和有功功率计算单元的有功电流反馈输出端和无功电流反馈输出端相连，用于对微电网的有功电流和无功电流进行调节，使有功电流和无功电流能够跟踪所述有功参考电流和无功参考电流，所述电流控制器的输出端输出的是电压控制信号；所述PWM发生器，与所述电流控制器的输出端相连，用于对所述电压控制信号进行PWM调制产生PWM波形，输入至所述变换器单元中。...

【技术特征摘要】
1.一种微电网电压摄动控制系统，其特征在于，包括：储能单元、变换器单元、
坐标变换和有功功率计算单元、功率控制器、电压控制器、自适应限幅器、电流控制
器、PWM发生器；
其中，所述储能单元，用于为微电网供电；
所述变换器单元，与所述储能单元的输出端相连，用于调节所述储能单元的输出
电流至满足所述微电网的无功电流需求；
所述坐标变换和有功功率计算单元，输入端与所述变换器单元的输出端相连，用
于将所述变换器单元输出的ABC坐标系上的变量转换至旋转坐标系dq上的变量，其
中，所述坐标变换和有功功率计算单元的输出端包括：有功电流反馈输出端、无功电
流反馈输出端和有功功率输出端；
所述功率控制器，输入端与有功功率参考值相连，且与所述坐标变换和有功功率
计算单元的有功功率输出端相连，输出端包括：有功电流参考值输出端；
所述电压控制器，输入端与微电网电压和微电网电压参考值相连，输出端包括：
无功电流参考值输出端；
所述自适应限幅器，输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端和所述电
压控制器的无功电流参考值输出端相连，用于对所述功率控制器输出的有功电流参考
值和所述电压控制器输出的无功电流参考值进行限幅，输出有功参考电流和无功参考
电流；
所述电流控制器，输入端与所述自适应性限幅器的输出端相连，且与所述坐标变
换和有功功率计算单元的有功电流反馈输出端和无功电流反馈输出端相连，用于对微
电网的有功电流和无功电流进行调节，使有功电流和无功电流能够跟踪所述有功参考
电流和无功参考电流，所述电流控制器的输出端输出的是电压控制信号；
所述PWM发生器，与所述电流控制器的输出端相连，用于对所述电压控制信号
进行PWM调制产生PWM波形，输入至所述变换器单元中。
2.如权利要求1所述的微电网电压摄动控制系统，其特征在于，所述自适应限
幅器包括：有功电流限幅电路、无功电流限幅电路、第一平方处理电路、第二平方处
理电路、累加电路、开平方处理电路、求最小值电路，其中：
所述有功电流限幅电路的输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端相
连，所述有功电流限幅电路的输出端与所述求最小值电路的第一输入端相连；
所述无功电流限幅电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相
连，所述无功电流限幅电路的输出端为所述自适应限幅器的无功参考电流输出端；
所述第一平方处理电路的输入为所述变换器单元输出的参考电流限幅值，所述第
一平方处理电路的输出端与所述第一累加电路的正值输入端相连；
所述第二平方处理电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相
连，所述第二平方处理电路的输出端与所述累加电路的负值输入端相连；
所述累加电路的输出端与所述开平方处理电路的输入端相连，所述开平方处理电
路的输出端与所述求最小值电路的第二输出端相连；
所述求最小值电路的输出端为所述自适应限幅器的有功参考电流输出端。
3.如权利要求1所述的微电网电压摄动控制系统，其特征在于，所述变换器单
元包括：
三相变换器，用于将所述储能单元的能量变换为微电网电压摄动时所需补偿的能
量；
滤波电抗，与所述三相变换器相连，用于滤除所述储能单元中的直流功率转换为
微电网交流无功功率时产生的高次谐波。
4.如权利要求3所述的微电网电压摄动控制系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，高文忠，吴林林，闫世杰，崔正湃，王靖然，王皓靖，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，东北大学，
类型：发明
国别省市：北京;11