基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，该方法根据微电网不同的运行模式对储能系统采用不同的控制策略。微电网并网运行时，电网向微电网提供电压支撑，此时储能系统作为PQ源，采用PQ控制策略；微电网离网运行时，储能系统将作为微电网的主要电源，采用Vf控制策略。为了使系统能够在电网电压不平衡或负荷不平衡时依然保持正常运行，本发明专利技术在正负序旋转坐标系下进行系统控制器设计，控制系统为双环控制结构，内环为电流环，外环根据微电网不同的运行模式设计为功率环或电容电压控制环。本发明专利技术所提的方法简单实用，该方法使系统能够在电网电压不平衡或负荷不平衡时依然保持正常运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电网运行控制
，特别涉及微电网中不同模式下的储能系统控制。
技术介绍
微电网是一种将微电源、负荷和电力电子装置等整合在一起的小型发配电系统。微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、数量庞大、分散接入甚至间歇性的分布式电源，是分布式能源接入的有效途径。微电网可以工作在并网和离网两种模式：与常规配电网并网运行的并网模式；不与外部大电网相连接或因某种原因断开与大电网的连接而转入独立运行的离网模式。近年来，储能技术不断发展，被越来越多地运用到微电网系统中。储能装置可以有效地实现需求侧管理，削峰填谷，平滑负荷，同时还可作为提高系统运行稳定性和电能质量的一种手段。储能系统通过逆变器产生交流电，从而形成一种微电源。目前，对于储能系统中的逆变器，大多采用PQ控制或Vf控制。采用PQ控制的逆变器可以等效成电流源，其输出功率由功率设定值决定，不受微电网内部功率变化的影响；采用Vf控制的逆变器可以等效成电压源，其输出功率随微电网内部功率的变化而改变，可以保证微电网电压和频率的稳定性。经对现有技术的文献检索发现，Control techniques of dispersed generators to improve the continuity of electricity supply(Barsali S,Ceraolo M,Pelacchi P.Control techniques of dispersed generators to improve the continuity of electricity supply[C]//Proceedings of Power Engineering Society Winter Meeting.New York,USA,2002：789-794.)提出了不同运行模式采用不同控制策略的方法，并网模式下分布式电源采用PQ控制,离网模式下采用Vf控制,但这种方法存在运行模式切换时控制失败的可能性。Improvement of stability and load sharing in an autonomous microgrid using supplementary droop control loop(Majumder R,Chaudhuri B,Ghosh A,et al.Improvement of stability and load sharing in an autonomous microgrid using supplementary droop control loop[J].IEEE Trans on Power System,2010,25(2)：796-808.)只考虑了微电网孤岛运行的情况，没有研究微电网并网运行及运行模式的转换。中国专利技术专利(申请号：201110097368.0)提出一种双向变流器在微电网中实现并离网双模式运行的方法，解决了微电网控制中离网运行和并网运行快速无缝转换的问题，但是没有考虑不平衡的电网电压和不平衡的负载，也没有提出具体的三相变流器控制策略。针对以上不足，本专利技术根据微电网不同的运行模式，对储能系统采用了不同的控制策略。微电网并网运行时，电网向微电网提供电压支撑，此时储能系统作为PQ源，采用PQ控制策略；微电网离网运行时，储能系统将作为微电网的主要电源，采用Vf控制策略。本专利技术在正负序旋转坐标系下进行系统控制器设计，控制系统为双环控制结构，内环为电流环，外环根据微电网不同的运行模式设计为功率环或电容电压控制环，确保系统能够在电网电压不平衡或负荷不平衡时依然保持正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，考虑微电网不同的运行模式，对储能系统采用不同的控制策略，控制系统为双环控制结构，内环为电流环，外环根据微电网不同的运行模式设计为功率环或电容电压控制环，确保系统能够在电网电压不平衡或负荷不平衡时依然保持正常运行。基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其包括如下步骤：(1)采集三相变流器交流侧电压ura、urb、urc，滤波电感电流iLa、iLb、iLc，储能系统输出电流usa、usb、usc，滤波电容电压usa、usb、usc，经过坐标变换得到三相变流器交流侧电压、电感电流、储能系统输出电流和滤波电容电压的正序矢量和负序矢量(2)当微电网并网运行时，经过计算得到三相变流器网侧有功功率平均值p0、无功功率平均值q0，采用PI(Proportional Integral，比例积分)控制器对p0和q0进行闭环控制，得到PI控制器内环电流指令(3)当微电网离网运行时，在PI控制器中加入解耦项，将负荷电流当扰动项，并采用PI控制器进行控制，得到PI控制器内环电流指令(4)电流内环采用前馈解耦控制，得到电压指令(5)上述电压指令经过SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)得到输入指令，从而控制储能系统。进一步地，所述正序矢量和负序矢量表示为： U → rdq P = U rd P + j U rq P U → rdq N = U rd N + j U rq N I 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)采集三相变流器交流侧电压ura、urb、urc，滤波电感电流iLa、iLb、iLc，储能系统输出电流usa、usb、usc，滤波电容电压usa、usb、usc，经过坐标变换得到三相变流器交流侧电压、电感电流、储能系统输出电流和滤波电容电压的正序矢量和负序矢量(2)当微电网并网运行时，经过计算得到三相变流器网侧有功功率平均值p0、无功功率平均值q0，采用PI(Proportional Integral，比例积分)控制器对p0和q0进行闭环控制，得到PI控制器内环电流指令(3)当微电网离网运行时，在PI控制器中加入解耦项，将负荷电流当扰动项，并采用PI控制器进行控制，得到PI控制器内环电流指令(4)电流内环采用前馈解耦控制，得到电压指令(5)上述电压指令经过SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)得到输入指令，从而控制储能系统。

【技术特征摘要】
1.基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)采集三相变流器交流侧电压ura、urb、urc，滤波电感电流iLa、iLb、iLc，储能系统输出电
流usa、usb、usc，滤波电容电压usa、usb、usc，经过坐标变换得到三相变流器交流侧电压、电
感电流、储能系统输出电流和滤波电容电压的正序矢量和负序矢量
(2)当微电网并网运行时，经过计算得到三相变流器网侧有功功率平均值p0、无功功率平
均值q0，采用PI(Proportional Integral，比例积分)控制器对p0和q0进行闭环控制，得到PI
控制器内环电流指令(3)当微电网离网运行时，在PI控制器中加入解耦项，将负荷电流当扰动项，并采用
PI控制器进行控制，得到PI控制器内环电流指令(4)电流内环采用前馈解耦控制，得到电压指令(5)上述电压指令经过SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调
制)得到输入指令，从而控制储能系统。
2.根据权利要求1所述的基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其特征在于：所
述正序矢量和负序矢量表示为：
U → rdq P = U rd P + j U rq P U → rdq N = U rd N + j U rq N I → Ldq P = I Ld P + j I Lq P I → Ldq N = I Ld N + j I Lq N I → sdq P = I sd P + j I sq P I → sdq N = I sd N + j I sq N U → sdq P = U sd P + j U sq P U → sdq N = U sd N + j U sq N ]]>其中，三相变流器交流侧电压正序矢量的d、q轴分量为和负序矢量的d、q轴分
量为和电感电流正序矢量的d、q轴分量为和负序矢量的d、q轴分量为
和储能系统输出电流正序矢量的d、q轴分量为和负序矢量的d、q轴分

\t量为和滤波电容电压正序矢量的d、q轴分量为和负序矢量的d、q轴分
量为和3.根据权利要求1所述的基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其特征在于：当
微电网并网运行时，所述p0、q0、通过以下公式获得：
p 0 = 1.5 ( U sd p I sd p + U sq p I sq p + U sd N I sd N + U sq N I sq N ) q 0 = 1.5 ( U sq p I sd p - U sd p I sq p + U sq N I sd N + U sd N I sq N ) , I Ld P * = K pp ( p ref - p 0 ) + K ip ∫ ( p ref - p 0 ) dt I Lq P * = K pq ( q ref - q 0 ) + K iq ∫ ( q ref - q 0 ) dt I Ld N * = 0 I Lq N * = 0 ]]>其中，pref、qref为设定的有功、无功功率平均值，Kpp、Kip为平均有功功率p0控制器比例
系数和积分系数，Kpq、Kiq为平均无功功率q0控制器比例系数和积分系数，内环电感电流
指令正序矢量的d、q轴分量为和负序矢量的d、q轴分量为和4.根据权利要求1所述的基于微电网中不同模式下的储能系统控制方法，其特征在于：当
微电网并网运行时，通过以下公式获得：
I Ld P * = K pEdp ( U sd P * - U ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨苹，许志荣，郑群儒，叶超，郑成立，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44