本发明专利技术公开了PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,包括电流采集模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调制模块。本发明专利技术实现了PCS储能变流器从V/F工作模式到P/Q工作模式之间的无缝切换,在切换瞬间没有发生任何的电流或电压过冲等现象,整个PCS储能变流器系统始终保持稳定运行。
【技术实现步骤摘要】
PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置
本专利技术涉及一种切换控制装置,具体涉及一种PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置。
技术介绍
随着国民经济的快速发展,人们对电力的需求量越来越大,电网的规模以及远距离输送的电力容量均在不断增长。此时,集中式大电网成本高、运行难度大、可靠性低等缺陷将随着电网规模的扩大日渐凸显,越来越不能满足人们对电力供应的质量及用电安全性与可靠性的要求。近年来,由电网中单点故障引起的大规模停电事故频频发生,充分暴露出了大电网系统的脆弱性,供电可靠性问题已引起各国人员的高度重视。此外,集中式大电网发电系统不能跟踪电力负荷的变化,系统的灵活性相对较差。若为了短暂的峰荷建造发电厂,所需花费很大,经济效益很低。为了节省投资,提高发电系统的安全性与灵活性,分布式发电系统及微电网系统应运而生。在分布式发电及微电网系统中,储能装置及PCS储能变流器是其重要组成部分,可以有效实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷、提高电力设备运行效率、降低供电成本。储能装置主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。PCS储能变流器实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换,完成电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能。同时,PCS储能变流器需要根据调度快速完成各种工作模式的切换,如从V/F工作模式到P/Q工作模式的切换等。其中,如何实现PCS储能变流器在各种工作模式下的无缝切换,提高PCS储能变流器系统在模式切换瞬间的工作稳定性是其控制的重点和难点。因此,研究PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的无缝切换控制,保证储能变流器在模式切换过程中系统稳定平滑过渡,对于实现储能系统应用在分布式和微电网领域,提高其稳定性和可靠性具有重要的理论意义和实用价值。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,可实现PCS储能变流器从V/F工作模式到P/Q工作模式之间的无缝切换。为了达到上述目的,本专利技术所采用的技术方案是:PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,包括电流采集模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调制模块;所述电流采集模块,用以采集PCS储能变流器中的滤波电感电流;所述第一电压采集模块,用以采集PCS储能变流器输出电压;所述第二电压采集模块,用以采集PCS储能变流器的连接公共点电压;所述参考信号计算模块,用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得电压参考信号的幅值信息和频率信息;所述相位同步模块,用以根据连接公共点电压和参考信号的频率信息对相位进行同步,生成电压参考信号的相位信息;所述电压参考信号生成模块,用以根据电压参考信号的幅值信息和相位信息生成电压参考信号;所述电压环调节模块,根据电压参考信号和输出电压生成一路基准信号;所述功率调度模块,用以生成另一路基准信号;所述第一切换开关设置在电压环调节模块和电流环调节模块之间,所述第二切换开关设置在功率调度模块和电流环调节模块之间,通过第一切换开关和第二切换开关的切换实现PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的切换;所述电流环调节模块,用以根据滤波电感电流和基准信号生成调制信号;所述脉宽调制模块,用以根据调制信号对载波信号进行脉宽调制,生成控制PCS储能变流器功率控制的控制信号。所述参考信号计算模块包括功率计算模块、电压-无功功率下垂控制调节模块和频率-有功功率下垂控制调节模块;所述功率计算模块,用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得有功功率和无功功率;所述电压-无功功率下垂控制调节模块,用以根据无功功率和电压-无功下垂曲线计算获得电压参考信号的幅值信息;所述频率-有功功率下垂控制调节模块,用以根据有功功率和频率-有功下垂曲线计算获得电压参考信号的频率信息;所述电压-无功功率下垂控制调节模块的计算公式为,Vref=V*-qo·kv式中,Vref为电压参考信号的幅值信息,V*为电压-无功下垂曲线中所对应的最大电压,kv为电压-无功下垂系数;所述频率-有功功率下垂控制调节模块的计算公式为,fref=f*-po·kf式中,fref为电压参考信号的频率信息,f*为频率-有功下垂曲线中所对应的最大频率,kf为频率-有功下垂系数。所述相位同步模块包括锁相模块、预同步模块和相位生成模块;所述锁相模块,用以从连接公共点电压中提取出相应的相位信息;所述预同步模块,用以根据锁相模块输出的相位信息和相位生成模块输出的电压参考信号的相位信息计算获得频率调节信号;所述相位生成模块,用以根据频率调节信号和电压参考信号的频率信息计算获得电压参考信号的相位信息。所述预同步模块的计算公式为,式中,Δf为频率调节信号,θpcc为连接公共点电压的相位信息,θo为电压参考信号的相位信息,kp为调节器比例系数,ki为调节器积分系数,表示积分;所述相位生成模块的计算公式为,其中,fref为电压参考信号的频率信息。本专利技术所达到的有益效果:本专利技术实现了PCS储能变流器从V/F工作模式到P/Q工作模式之间的无缝切换,在切换瞬间没有发生任何的电流或电压过冲等现象,整个PCS储能变流器系统始终保持稳定运行。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为本专利技术的具体结构框图。图3为本专利技术对于两台PCS储能变流器并联时,其中一台PCS储能变流器由V/F模式切换到P/Q模式时的仿真结果示意图。图4为本专利技术对于两台PCS储能变流器并联时,其中一台PCS储能变流器由P/Q模式切换到V/F模式时的仿真结果示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案,而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示,图中包括了若干个并联的PCS储能变流器1,每个PCS储能变流器1包括依次连接的电压源Uin、三相逆变器主电路和LC滤波电路,PCS储能变流器1还连接至带有开关S的负荷(即图中2所表示的部分)。上述PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,包括电流采集模块3、第一电压采集模块4、第二电压采集模块5、参考信号计算模块6、相位同步模块7、电压参考信号生成模块8、电压环调节模块9、电流环调节模块11、功率调度模块10、第一切换开关S1、第二切换开关S2和脉宽调制模块12。上述各模块的具体功能如下:电流采集模块3,用以采集PCS储能变流器1中的滤波电感电流iABC。第一电压采集模块4,用以采集PCS储能变流器1输出电压uoABC。第二电压采集模块5,用以采集PCS储能变流器1的连接公共点电压uABC(pcc)。参考信号计算模块6,用以根据滤波电感电流iABC和输出电压uoABC计算获得电压参考信号的幅值信息Vref和频率信息fref。相位同步模块7,用以根据连接公共点电压uABC(pcc)和参考信号的频率信息fref对相位进行同步,生成电压参考信号的相位信息θo。电压参考信号生成模块8,用以根据电压参考信号的幅值信息Vref和相位信息θo生成电压参考信号vr。电压环调节模块9,根据电压参考信号vr和输出电压uoABC生成一路基准信号iAB本文档来自技高网...
【技术保护点】
PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,其特征在于:包括电流采集模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调制模块;所述电流采集模块,用以采集PCS储能变流器中的滤波电感电流;所述第一电压采集模块,用以采集PCS储能变流器输出电压;所述第二电压采集模块,用以采集PCS储能变流器的连接公共点电压;所述参考信号计算模块,用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得电压参考信号的幅值信息和频率信息;所述相位同步模块,用以根据连接公共点电压和参考信号的频率信息对相位进行同步,生成电压参考信号的相位信息;所述电压参考信号生成模块,用以根据电压参考信号的幅值信息和相位信息生成电压参考信号;所述电压环调节模块,根据电压参考信号和输出电压生成一路基准信号;所述功率调度模块,用以生成另一路基准信号;所述第一切换开关设置在电压环调节模块和电流环调节模块之间,所述第二切换开关设置在功率调度模块和电流环调节模块之间,通过第一切换开关和第二切换开关的切换实现PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的切换;所述电流环调节模块,用以根据滤波电感电流和基准信号生成调制信号;所述脉宽调制模块,用以根据调制信号对载波信号进行脉宽调制,生成控制PCS储能变流器功率控制的控制信号。...
【技术特征摘要】
1.PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置,其特征在于:包括电流采集模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调制模块;所述电流采集模块,用以采集PCS储能变流器中的滤波电感电流;所述第一电压采集模块,用以采集PCS储能变流器输出电压;所述第二电压采集模块,用以采集PCS储能变流器的连接公共点电压;所述参考信号计算模块,用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得电压参考信号的幅值信息和频率信息;所述相位同步模块,用以根据连接公共点电压和参考信号的频率信息对相位进行同步,生成电压参考信号的相位信息;所述电压参考信号生成模块,用以根据电压参考信号的幅值信息和相位信息生成电压参考信号;所述电压环调节模块,根据电压参考信号和输出电压生成一路基准信号;所述功率调度模块,用以生成另一路基准信号;所述第一切换开关设置在电压环调节模块和电流环调节模块之间,所述第二切换开关设置在功率调度模块和电流环调节模块之间,通过第一切换开关和第二切换开关的切换实现PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的切换;所述电流环调节模块,用以根据滤波电感电流和基准信号生成调制信号;所述脉宽调制模块,用以根据调制信号对载波信号进行脉宽调制,生成控制PCS储能变流器功率控制的控制信号;所述相位同步模块包括锁相模块、预同步模块和相位生成模块;所述锁相模块,用以从连接公共点电压中提取出相应的相位信息;所述预同步模块,用以根据锁相模块输出的相位信息和相位生成模块输出的电压参考信号的相位信息计算获得频率调节信号;所述相位生成模块,用以根据频率调节信号和电压参...
【专利技术属性】
技术研发人员:韦徵,王彤,宋飞,谢磊,
申请(专利权)人:南京南瑞太阳能科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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