一种微电网功率平衡控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微电网功率平衡控制装置及方法，属于电力系统自动控制领域。包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；本发明专利技术的方法是控制器根据所采集的微电网的电压、电流信号进行微电网中有功功率计算后，判断微电网中有功功率是否不平衡，若不平衡，再将采集到的电压、电流与标准值相比较，根据电压、电流变化来选择不同的功率调节模式对微电网功率进行调节，实现对微电网功率平衡的控制；本发明专利技术装置结构简单、成本低、易于维护、应用范围广，可靠性高；能快速、准确地判断出微电网功率是否平衡，处理速度快，能够较快的实现微电网功率平衡控制。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网功率平衡控制装置及方法
本专利技术属于电力系统自动控制领域，具体涉及一种微电网功率平衡控制装置及方法。
技术介绍
微电网由于有一定的能量限制，因此当微电网中有大功率负载突然投入或移除时，微电网母线电压会陡升陡降；当微电网中分布式电源等突然并网、离网时，微电网总电流会突增或突减，这些都会影响微电网的功率平衡进而可能影响电能质量。另外，针对一些小型的特别是自给自足的微电网系统，如果负荷移动，突然不需要供电，则在这个小微网中，其发电量就要消耗掉，否则这个小微电网系统会直接崩溃，无法运行。目前储能元件虽然可以改善微电网中的功率不平衡问题，但其价格昂贵、反应较慢，特别有一定的充放电使用寿命且对微电网功率不平衡的调节效果不好，目前更是没有一种装置可以根据自动检测到的由功率不平衡引起的电压、电流变化，调节微电网的功率平衡。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种微电网功率平衡控制装置及方法。本专利技术的技术方案如下：一种微电网功率平衡控制装置，包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；所述功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；所述三相桥式整流电路的输入端和所述采样电路的输入端均连接微电网母线；所述三相桥式整流电路的输出端连接所述功率调节执行模块的一个输入端；采样电路的输出端连接控制器；所述功率调节模式设置器的输出端和功率调节执行模块的另一输入端也同时连接控制器；所述的采样电路，用于实时采集微电网的电流信号和电压信号；所述的功率调节模式设置器，用于对微电网的功率调节模式进行设置；所述的功率调节执行模块，用于接受控制器的控制，向微电网投入所需的功率电阻；所述的控制器，用于接受并记录微电网的实时电流信号和实时电压信号；计算并记录微电网的实时有功功率；根据所设置的功率调节模式，通过控制功率调节执行模块，调节微电网的功率电阻投入量，实现微电网的功率平衡控制；所述的功率调节执行模块，进一步包括IGBT驱动电路模块、IGBT模块和功率电阻模块；所述IGBT驱动电路模块包括至少一个IGBT驱动电路；所述IGBT模块包括至少一个IGBT；所述功率电阻模块包括至少一个功率电阻；所述IGBT驱动电路一对一连接所述IGBT，所述IGBT一对一连接所述功率电阻。所述控制器通过IGBT驱动电路控制IGBT的导通比，进而控制功率电阻的投入量。所述的采样电路，包括：霍尔电压互感器、第一整形电路、霍尔电流互感器和第二整形电路；所述霍尔电压互感器和霍尔电流互感器的输入端作为采样电路的输入端均连接至微电网母线，所述霍尔电压互感器的一个输出端和霍尔电流互感器的一个输出端分别连接第一整形电路的输入端和第二整形电路的输入端；所述霍尔电压互感器的另一输出端和霍尔电流互感器的另一输出端、第一整形电路的输出端和第二整形电路的输出端均连接至控制器；即所述霍尔电压互感器采集的电压信号分两路输出：一路通过第一整形电路输出至控制器，另一路直接输出至控制器；所述霍尔电流互感器采集的电流信号分两路输出：一路通过第二整形电路输入到控制器中，另一路直接输入到控制器中；所述整形电路用于将其输入信号的波形的负半波180度翻转，使所述波形全正。所述的控制器为DSP处理器。所述的功率调节模式，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；所述的恒压功率调节模式，用于当微电网中大功率负载投入或移除时引起电压变化时专门设置的功率调节模式；所述的恒流功率调节模式，用于当微电网中分布式电源离、并网引起电流变化时专门设置的功率调节模式；所述的自动功率调节模式，是指根据微电网功率不平衡所引起的电压变化或电流变化，自动选择恒压功率调节模式或恒流功率调节模式。所述的功率调节执行模块包括的功率电阻的大小，由用户根据微电网的功率大小和微电网功率调节的精度与速度的要求，进行设置。采用所述的微电网功率平衡控制装置进行微电网功率平衡控制的方法，包括以下步骤：步骤1：装置进行上电或复位操作；步骤2：通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；步骤3：控制器计算并记录微电网的实时有功功率；步骤4：判断是否|Pt-Pt-1|＞10％Pt-1，是，则微电网功率不平衡，执行步骤5；否，则执行步骤3；其中Pt为采样点当前采样时刻的有功功率，Pt-1为采样点上一采样时刻的有功功率；步骤5：控制器根据已设置的功率调节模式，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；步骤5.1：若设置的是恒压功率调节模式，则包括如下步骤：步骤5.1.1：当ut-ut0＞20％ut0时，即微电网电压陡升，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电压，并执行步骤5.1.3；其中ut为采样点的电压瞬时值，ut0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电压标准值；步骤5.1.2：当ut-ut0＜-20％ut0时，即微电网电压陡降，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤5.1.3；步骤5.1.3：重复执行步骤5.1.1或者步骤5.1.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；步骤5.2：若设置的是恒流功率调节模式，则包括如下步骤：步骤5.2.1：当it-it0＞10％it0时，即微电网电流突然增，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电流，并执行步骤5.2.3；其中it为采样点的电流瞬时值，it0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电流标准值；步骤5.2.2：当it-it0＜-10％it0时，即微电网电流突减，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤5.2.3；步骤5.2.3：重复执行步骤5.2.1或者步骤5.2.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；步骤5.3：若设置的是自动功率调节模式，则当|ut-ut0|＞20％ut0时，按照步骤5.1的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；当|it-it0|＞10％it0时，按照步骤5.2的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；在所述的步骤1中装置进行上电或复位操作之后，和所述的步骤2中通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置之前，还可以包括控制器初始化的步骤；在控制器初始化过程中，在|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡时，采集一个周期内微电网电压信号的值和电流信号的值并保存，分别作为各采样点的电压标准值和电流标准值。本装置的工作原理是：控制器根据所采集的微电网的电压、电流信号进行微电网中有功功率计算后，判断微电网中有功功率是否不平衡，若不平衡，再将采集到的电压、电流与标准值相比较，根据电压、电流变化来选择不同的功率调节模式对微电网功率进行调节，实现对微电网功率平衡的控制。有益效果：(1)本装置结构简单、采用的开关器件和功率电阻成本低、易于维护、应用范围广，系统可靠性高；(2)采用DSP作为处理器，能快速、准确地对采样信号进行处理进而判断出微电网功率是否平衡，处理速度快，能够较快的实现微电网功率平衡的调节；(3)采用采样电路将负半波反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网功率平衡控制装置，其特征在于：包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；所述功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；所述三相桥式整流电路的输入端和所述采样电路的输入端均连接微电网母线；所述三相桥式整流电路的输出端连接所述功率调节执行模块的一个输入端；采样电路的输出端连接控制器；所述功率调节模式设置器的输出端和功率调节执行模块的另一输入端也同时连接控制器；所述的采样电路，用于实时采集微电网的电流信号和电压信号；所述的功率调节模式设置器，用于对微电网的功率调节模式进行设置；所述的功率调节执行模块，用于接受控制器的控制，向微电网投入所需的功率电阻；所述的控制器，用于接受并记录微电网的实时电流信号和实时电压信号；计算并记录微电网的实时有功功率；根据所设置的功率调节模式，通过控制功率调节执行模块，调节微电网的功率电阻投入量，实现微电网的功率平衡控制。

【技术特征摘要】
1.一种微电网功率平衡控制的方法，采用微电网功率平衡控制装置实现，该装置包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；所述功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；所述三相桥式整流电路的输入端和所述采样电路的输入端均连接微电网母线；所述三相桥式整流电路的输出端连接所述功率调节执行模块的一个输入端；采样电路的输出端连接控制器；所述功率调节模式设置器的输出端和功率调节执行模块的另一输入端也同时连接控制器；所述的采样电路，用于实时采集微电网的电流信号和电压信号；所述的功率调节模式设置器，用于对微电网的功率调节模式进行设置；所述的功率调节执行模块，用于接受控制器的控制，向微电网投入所需的功率电阻；所述的控制器，用于接受并记录微电网的实时电流信号和实时电压信号；计算并记录微电网的实时有功功率；根据所设置的功率调节模式，通过控制功率调节执行模块，调节微电网的功率电阻投入量，实现微电网的功率平衡控制；所述的功率调节执行模块，进一步包括IGBT驱动电路模块、IGBT模块和功率电阻模块；所述IGBT驱动电路模块包括至少一个IGBT驱动电路；所述IGBT模块包括至少一个IGBT；所述功率电阻模块包括3个功率电阻；所述IGBT驱动电路一对一连接所述IGBT，所述IGBT一对一连接所述功率电阻；所述的功率调节执行模块包括3个功率电阻；所述控制器通过IGBT驱动电路控制IGBT的导通比，进而控制微电网的功率电阻投入量；所述的采样电路，包括：霍尔电压互感器、第一整形电路、霍尔电流互感器和第二整形电路；所述霍尔电压互感器和霍尔电流互感器的输入端作为采样电路的输入端均连接至微电网母线，所述霍尔电压互感器的一个输出端连接第一整形电路的输入端，霍尔电流互感器的一个输出端连接第二整形电路的输入端；所述霍尔电压互感器的另一输出端和霍尔电流互感器的另一输出端、第一整形电路的输出端和第二整形电路的输出端均连接至控制器；即所述霍尔电压互感器采集的电压信号分两路输出：一路通过第一整形电路输出至控制器，另一路直接输出至控制器；所述霍尔电流互感器采集的电流信号分两路输出：一路通过第二整形电路输入到控制器中，另一路直接输入到控制器中；所述第一整形电路和所述第二整形电路用于将其输入信号的波形的负半波180度翻转，使所述波形全正；所述的控制器为DSP处理器；所述的功率调节模式，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；所述的恒压功率调节模式，是用于当微电网中大功率负载投入或移除时引起电压变化时专门设置的功率调节模式；所述的恒流功率调节模式，是用于当微电网中分布式电源离、并网引起电流变化时专门设置的功率调节模式；所述的自动功率调节模式，是指根据微电网功率不平衡所引起的电压变化或电流变化，自动选择恒压功率调节模式或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东升，张化光，李珂珂，梁雪，罗艳红，会国涛，刘兴宇，杨轶，王占山，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21