当前位置: 首页 > 专利查询>燕山大学专利>正文

基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法技术

技术编号:15514425 阅读:222 留言:0更新日期:2017-06-04 06:16
一种基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法,构建采用P‑f/Q‑v下垂控制算法控制的两台逆变器并联系统;在传统P‑f/Q‑v下垂控制算法下运行得到逆变器的输出电压幅值与频率;将标准工频50Hz与逆变器输出的电压频率值作差得到频率误差值,经PI调节器后的输出作为频率补偿值并添加给第一台逆变器下垂控制中的频率给定值;通过谐波注入模块向并联系统添加频率恒定但幅值与补偿量相关的谐波电压;通过第二台逆变器的谐波提取模块提取的谐波电流的幅值反向计算出频率补偿量;将计算出的频率补偿量添加给第二台逆变器下垂控制中的频率给定值,实现并联逆变器系统的频率无差控制。本发明专利技术能实现频率无差控制且不影响有功功率分配,简化系统并提高系统灵活性。

【技术实现步骤摘要】
基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法
本专利技术涉及微电网领域,尤其是一种孤岛微电网无互连线频率控制方法。
技术介绍
随着近年来能源与环境问题日益严重,微电网技术得到了大规模的发展,由于微电网中逆变器多采用下垂控制,因此当其运行在孤岛模式时由于下垂控制的固有特点将导致在负载不为额定值时系统电压幅值与频率偏离给定产生静差,这是微电网控制中的一大难点。现有的频率控制方法多是针对单台逆变器运行的情况,少数考虑了多台并联情况的控制方法也需要额外引入互连线,增加了成本并且影响系统灵活性。为了实现孤岛微电网的高质量运行必须对频率进行控制,但是现有控制方法存在增加成本且影响灵活性的问题。为解决此问题,本专利技术提出了一种基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无差控制方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种实现系统频率无差控制、保持系统灵活性的基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法。为实现上述目的,采用了以下技术方案:本专利技术所述方法步骤如下:步骤1,构建采用P-f/Q-v下垂控制算法控制的两台逆变器并联系统;步骤2,按照传统P-f/Q-v下垂控制算法的下垂关系,即f=f*-m(P-P*),V=V*-n(Q-Q*)进行控制得到逆变器的输出电压幅值与频率,其中f为输出电压频率,f*为下垂控制额定频率,m为有功下垂系数,P为逆变器输出有功功率,P*为下垂控制额定有功功率;V为输出电压幅值,V*为下垂控制额定电压幅值,n为无功下垂系数,Q为逆变器输出无功功率,Q*为下垂控制额定无功功率;步骤3,将标准工频50Hz与逆变器输出的电压频率值作差得到频率误差值,经PI调节器后的输出作为频率补偿值并添加给第一台逆变器下垂控制中的频率给定值;步骤4,通过谐波注入模块向并联系统添加频率恒定但幅值与补偿量相关的谐波电压;步骤5,通过第二台逆变器的谐波提取模块提取的谐波电流的幅值反向计算出频率补偿量;步骤6,将计算出的频率补偿量添加给第二台逆变器下垂控制中的频率给定值,实现并联逆变器系统的频率无差控制。进一步的,所述步骤3的内容为:步骤3.1,在并联系统中第一台逆变器的频率控制中添加一个PI调节器,调节器输入为系统频率与工频的差值;步骤3.2,将调节器输出作为下垂控制的频率补偿量,此时P-f关系变为:f=(f*+Δf)-m(P-P*)(1)式中,f输出电压频率,f*为下垂控制额定频率,Δf为频率给定值补偿量即PI调节器输出值,m为有功下垂系数,P为逆变器输出有功功率,P*为下垂控制额定功率。进一步的,所述步骤4的内容为:步骤4.1,添加到并联系统的谐波电压的幅值为:U=a(1+Δf)(2)式中,U为注入谐波电压的幅值,a为一个可调系数,根据PCC的电能质量要求以及不同的线路阻抗进行选取可使注入的谐波对PCC电能质量的影响降到最低,Δf为频率给定值的补偿量,即PI调节器的输出值。步骤4.2,将确定了幅值的谐波电压加入到第一台逆变器的输出电压上,可通过串联可控电压源或直接添加到内部电压给定值之上实现。进一步的,所述步骤5的内容为:步骤5.1,对第二台逆变器的输出电流进行谐波提取,提取与注入频率相同的谐波部分,可通过复数滤波器或在不同频率的dq坐标系中进行提取;步骤5.2,第二台逆变器计算出的频率补偿量为:Δf=Ih/Is-1(3)式中,Δf为频率给定值的补偿量;Ih为提取出的谐波电流幅值;Is为谐波电流的标准值,即在注入谐波电压幅值为aV时所提取的谐波电流的幅值。与现有技术相比,本专利技术具有如下优点:1、实现了孤岛微电网频率无静差控制,在负载有功功率变化的情况下仍能保证系统输出电压频率为50Hz,消除了频率误差对敏感负载的影响。2、在频率无静差控制的基础上不影响功率的分配,有功功率仍然按照传统下垂控制的P-f关系进行分配,保留了有功功率可以精确分配的优点。3、本专利技术所实现的功能均是在不需要增添互连线与通信环节的前提下实现的,在实现了所提控制目标的基础上并不影响系统的灵活性,并且减少了系统的复杂度,节省了成本。并且此种不需要互连线却能实现有互连线系统才能实现的功能的控制方法在其他领域也将发挥重要作用,应用前景十分广阔。附图说明图1为本专利技术方法的控制框图。图2为并联系统频率波形图。图3为并联系统逆变器输出功率波形图。图4为加入本专利技术所提控制方法后PCC电压波形。图5为加入本专利技术所提控制方法后负载电流波形。图6为加入本专利技术所提控制方法后负载实测功率波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明:如图1所示,本专利技术所述方法步骤如下:步骤1,构建采用P-f/Q-v下垂控制算法控制的两台逆变器并联系统;步骤2,按照传统P-f/Q-v下垂控制算法的下垂关系,即f=f*-m(P-P*),V=V*-n(Q-Q*)进行控制得到逆变器的输出电压幅值与频率,其中f为输出电压频率,f*为下垂控制额定频率,m为有功下垂系数,P为逆变器输出有功功率,P*为下垂控制额定有功功率;V为输出电压幅值,V*为下垂控制额定电压幅值,n为无功下垂系数,Q为逆变器输出无功功率,Q*为下垂控制额定无功功率;步骤3,将标准工频50Hz与逆变器输出的电压频率值作差得到频率误差值,经PI调节器后的输出作为频率补偿值并添加给第一台逆变器下垂控制中的频率给定值;步骤3.1,在并联系统中第一台逆变器的频率控制中添加一个PI调节器,调节器输入为系统频率与工频的差值;步骤3.2,将调节器输出作为下垂控制的频率补偿量,此时P-f关系变为:f=(f*+Δf)-m(P-P*)(1)式中,f输出电压频率,f*为下垂控制额定频率,Δf为频率给定值补偿量即PI调节器输出值,m为有功下垂系数,P为逆变器输出有功功率,P*为下垂控制额定功率。步骤4,通过谐波注入模块向并联系统添加频率恒定但幅值与补偿量相关的谐波电压;步骤4.1,添加到并联系统的谐波电压的幅值为:U=a(1+Δf)(2)式中,U为注入谐波电压的幅值,a为一个可调系数,根据PCC的电能质量要求以及不同的线路阻抗进行选取可使注入的谐波对PCC电能质量的影响降到最低,Δf为频率给定值的补偿量,即PI调节器的输出值。步骤4.2,将确定了幅值的谐波电压加入到第一台逆变器的输出电压上,可通过串联可控电压源或直接添加到内部电压给定值之上实现。步骤5,通过第二台逆变器的谐波提取模块提取的谐波电流的幅值反向计算出频率补偿量;步骤5.1,对第二台逆变器的输出电流进行谐波提取,提取与注入频率相同的谐波部分,可通过复数滤波器或在不同频率的dq坐标系中进行提取;步骤5.2,第二台逆变器计算出的频率补偿量为:Δf=Ih/Is-1(3)式中,Δf为频率给定值的补偿量;Ih为提取出的谐波电流幅值;Is为谐波电流的标准值,即在注入谐波电压幅值为aV时所提取的谐波电流的幅值。步骤6,将计算出的频率补偿量添加给第二台逆变器下垂控制中的频率给定值,实现并联逆变器系统的频率无差控制。以下通过两台并联逆变器的仿真对本专利技术进行有效性验证。仿真参数如下:并网逆变器直流侧电压700V;电网相电压峰值为311V;下垂控制器额定有功功率为1kW,有功下垂系数为1e-4,额定无功功率为0,无功下垂系数为3e-4;线路阻抗分别为Z1=(0.1+j0.013)Ω,Z2=(0.3+j0本文档来自技高网...
基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法

【技术保护点】
一种基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法,其特征在于,所述方法步骤如下:步骤1,构建采用P‑f/Q‑v下垂控制算法控制的两台逆变器并联系统;步骤2,按照传统P‑f/Q‑v下垂控制算法的下垂关系,即f=f

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法,其特征在于,所述方法步骤如下:步骤1,构建采用P-f/Q-v下垂控制算法控制的两台逆变器并联系统;步骤2,按照传统P-f/Q-v下垂控制算法的下垂关系,即f=f*-m(P-P*),V=V*-n(Q-Q*)进行控制得到逆变器的输出电压幅值与频率,其中f为输出电压频率,f*为下垂控制额定频率,m为有功下垂系数,P为逆变器输出有功功率,P*为下垂控制额定有功功率;V为输出电压幅值,V*为下垂控制额定电压幅值,n为无功下垂系数,Q为逆变器输出无功功率,Q*为下垂控制额定无功功率;步骤3,将标准工频50Hz与逆变器输出的电压频率值作差得到频率误差值,经PI调节器后的输出作为频率补偿值并添加给第一台逆变器下垂控制中的频率给定值;步骤4,通过谐波注入模块向并联系统添加频率恒定但幅值与补偿量相关的谐波电压;步骤5,通过第二台逆变器的谐波提取模块提取的谐波电流的幅值反向计算出频率补偿量;步骤6,将计算出的频率补偿量添加给第二台逆变器下垂控制中的频率给定值,实现并联逆变器系统的频率无差控制。2.根据权利要求1所述的基于谐波注入的无互连线孤岛微电网频率无静差控制方法,其特征在于,所述步骤3的内容为:步骤3.1,在并联系统中第一台逆变器的频率控制中添加一个PI调节器,调节器输入为系统频率与工频的差值;步骤3.2,将调节器输出作...

【专利技术属性】
技术研发人员:王晓寰刘聪哲张纯江吕道正
申请(专利权)人:燕山大学
类型:发明
国别省市:河北,13

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1