分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的是一种分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制装置及控制方法。为了使多个发电装置的变流器实现在无互联线通信的情况下的并联运行，电压指令信号由实际输出电流根据预先设定的下垂特性计算得到，电流指令信号由MPPT算法或由系统根据实际情况给定，由电压控制环与电流控制环运算得到的两个控制信号被送入CPU控制软件的取小环节，将该环节的输出用于进行PWM调制，保证电流控制模式时不过压，电压控制模式时不过流，实现多个电力变换装置在电流控制模式和电压控制模式下的平滑切换，并且在无互联通信线的条件下，多个变换器可根据各自可获取的功率实现稳定的并联输出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的是一种。为了使多个发电装置的变流器实现在无互联线通信的情况下的并联运行，电压指令信号由实际输出电流根据预先设定的下垂特性计算得到，电流指令信号由MPPT算法或由系统根据实际情况给定，由电压控制环与电流控制环运算得到的两个控制信号被送入CPU控制软件的取小环节，将该环节的输出用于进行PWM调制，保证电流控制模式时不过压，电压控制模式时不过流，实现多个电力变换装置在电流控制模式和电压控制模式下的平滑切换，并且在无互联通信线的条件下，多个变换器可根据各自可获取的功率实现稳定的并联输出。【专利说明】
本专利技术涉及的是一种分布式发电系统中直流母线电压稳定控制技术。
技术介绍
分布式发电系统中可能包含多个光伏太阳能发电装置、风力发电装置、海流发电装置及生物质发电装置等。在直流汇流或者直流微电网条件下，这些装置均将直流电能输送到汇流母线上。由于这些发电装置的设计容量各不相同，即使容量相同，在同一时刻，受天气和环境因素的影响，各发电装置可输出电能的功率也可能存在较大的差异。例如，夜晚太阳能发电无输出，而风力发电则是可用的。 另一个方面，为了从自然界获取更多的电能，各发电装置可能均根据各自实际情况设置了最大功率捕获(MPPT, Maximum Power Point Tracking)算法,各装置以电流模式(近似可控电流源)向汇流母线注入能量，如此在独立微电网模式下，会造成直流汇流母线电压起伏波动，不利于整个系统的运行。因此，需要通过有效的控制手段保持直流汇流母线电压的相对稳定或者将其限定在某个允许的设定值下，以可靠供给负载或作为后级负载变换器的直流电源。 专利申请号为201310154325.0、名为“一种直流母线光电实时汇流系统及控制方法”的专利文件中公开的技术方案，通过对母线电容组的电压多级滞环控制来确定系统的工作方式，从而实现直流稳压输出。其思路与本专利技术申请所提出的通过并行控制环路实现电压控制模式和电流控制模式的无缝转换，从而保持直流母线电压的稳定是完全不同的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能保持直流母线电压的稳定的分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制装置。本专利技术的目的还在于提供一种分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制方法。 本专利技术的分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制装置为:电流传感器CSl?CSN用于检测各DC/DC变换器模块的输出电流，电压传感器VSl?VSN用于各发电系统检测直流回流母线的电压值，最大功率点跟踪模块MPPT根据发电装置的运行情况产生可获取最大功率的指令电流值iri，指令电流值与发电系统的实际输出电流L1的偏差用于电流PI调节器进行PI调节产生控制信号vel，电压下垂模块DROOP的垂系数为Kdl、输入信号为发电系统的实际输出电流U、其输出为根据方程Vri = V_-Kdl X U获得的指令电压值指令电压值Vri与汇流母线电压Vbus的偏差用于电压PI调节器进行PI调节，产生控制信号Vul，形成的两个控制信号Vel和Vul同时送入CPU软件的取小环节min,选择Vc^和Vul中的小量作为最终的调制信号vml，Vml经调制器1/VM环节后形成控制DC/DC变换器的占空比为屯的脉冲序列，各DC/DC变换器的正(+)负(-)输出端分别汇集在一起，分别连接在共同的直流汇流母线的BUS+和BUS-上，汇集在汇流母线上的电能通过负载变换器I?负载变换器N的处理后供其负载使用。 本专利技术的分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制方法为: (I)初始化，使电压控制器输出νΛ = O、电流控制器输出Vun = O ; (2)将根据最大功率点跟踪模块MPPT得到的信号作为电流指令U与实际输出电流^之差即U-Ln经电流Pi调节器运算后得到电流控制器输出量^ ； (3)根据电流传感器CSN采样得到的实际输出电流i。,，依据预设的电压下垂特性DROOP模块获得电压指令信号v,N，即:v,N = V^-K^Xi^, vrN与利用电压传感器VSN获得的实际输出电压Vbus之差即VriTVbus经电压PI调节器运算后得到电压控制器输出量VuN ； (4)根据所获得的电压控制器输出信号?和电流控制器输出信号Vun,将它们送入求取最小值环节，取其小者作为DC/DC变换器占空比控制信号vmN，即有vmN = min(vcN,vJ ； (5)将占空比控制信号vmN作为调制信号，用于PWM调制，PWM调制器采用锯齿波或者三角波作为载波，载波幅值为VM，vmN被调制后形成占空比为dN的脉冲序列，该脉冲序列用于驱动DC/DC变换器工作； (6)在没有得到停机指令的情况下重复执行步骤(2)?(5)，否则退出运行状态。 为了使独立的直流微电网系统中各发电子系统的直流变流装置实现在无互联线情况下的稳定并联输出，针对单个直流电力变换装置向直流汇流母线注入直流电能的控制问题，在变流装置的控制系统中同时设置了电压控制环路和电流控制环路，与常规的变流器双环嵌套系统的性质和目的不同，本专利技术的两个控制环路呈并行的关系，电压指令信号由实际输出电流根据预先设定的下垂特性计算得到，以保证多个直流变换器在进入电压(限制)控制情况下可根据各自可获取功率情况通过下垂阻抗的调整实现稳定的并联输出；电流指令信号由MPPT算法得到或者由系统根据实际运行情况给定。分别由电压控制环与电流控制环运算得到的两个控制信号被送入控制系统软件的取小环节min (x,y),将取小环节的输出用于PWM调制。 本专利技术的主要贡献和特点在于:通过对直流微电网中的直流变换器施加并行的电压控制(结合电压指令信号的下垂调整)和电流控制，并取两个控制器输出的最小值。如此: (I)可保证直流变换器电流控制时不过压，电压控制时不过流，实现多个电力变换装置在电流控制模式和电压(限制)控制模式下的平滑切换； (2)在无互联通信线的条件下，多个变换器可根据各自可获取的功率实现稳定的无互联线的并联输出； (3)微电网系统中任意一个发电子系统在任何时刻均可处于电压或电流并网模式，并保证微电网直流汇流母线电压不超过允许的设计值。 【专利附图】【附图说明】 图1为采用直流汇流的分布式发电系统示意图。 图2为利用电压下垂特性实现各变流器输出电流自动分配示意图。 图3为三个电力变换装置互联均工作在电流控制模式时各自输出电流的波形图。 图4为对应于图3工况的汇流母线电压波形图(工作在电流控制模式)。 图5为三个电力变换装置互联均工作式时各自输出电流的波形图(存在电流和电压控制模式的切换)。 图6为对应于图5工况的汇流母线电压波形图(存在电流和电压控制模式的切换)。 图7为本专利技术的控制方法的流程图。 【具体实施方式】 下面举例对本专利技术做更详细的描述。 结合图1和图2，以发电系统I为例进行说明。 附图1中CSl?CSN为电流HALL传感器，用于检测各DC/DC变换器模块的输出电流。VSl?VSN为电压HALL传感器，用于各发电系统检测直流回流母线的电压值。MPPT为最大功率点跟踪模块，根据发电装置(例如太阳能电池、风力发电机等，在图中未表出)的运行情况产生可获取最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式发电系统中保持汇流直流母线电压稳定的控制装置，其特征是：电流传感器CS1～CSN用于检测各DC/DC变换器模块的输出电流，电压传感器VS1～VSN用于各发电系统检测直流回流母线的电压值，最大功率点跟踪模块MPPT根据发电装置的运行情况产生可获取最大功率的指令电流值ir1，指令电流值ir1与发电系统的实际输出电流io1的偏差用于电流PI调节器进行PI调节产生控制信号vc1，电压下垂模块DROOP的垂系数为Kd1、输入信号为发电系统的实际输出电流io1、其输出为根据方程vr1＝Vomax‑Kd1×io1获得的指令电压值vr1，指令电压值vr1与汇流母线电压vbus的偏差用于电压PI调节器进行PI调节，产生控制信号vu1，形成的两个控制信号vc1和vu1同时送入CPU软件的取小环节min，选择vc1和vu1中的小量作为最终的调制信号vm1，vm1经调制器1/VM环节后形成控制DC/DC变换器的占空比为d1的脉冲序列，各DC/DC变换器的正(+)负(‑)输出端分别汇集在一起，分别连接在共同的直流汇流母线的BUS+和BUS‑上，汇集在汇流母线上的电能通过负载变换器1～负载变换器N的处理后供其负载使用。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：游江，罗耀华，马佳睿，张敬南，巩冰，孟繁荣，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23