一种光储微电网系统控制方法技术方案

一种光储微电网系统控制方法，利用光储微网系统能量管理系统检测光储微网系统公共连接点处谐波含量和功率因数，采用旋转坐标下的多重比例谐振控制器实现对基波电流和谐波电流的无静差控制；通过对光储微电网系统储能变流器优化控制，实现光储微网系统在并网模式下的无功电流补偿及谐波电流补偿功能，消除光储微网系统内指定次谐波，改善微网系统电能质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光储微电网系统的控制方法。
技术介绍
随着新能源的快速发展，由外界环境条件造成的输出功率波动，对电网造成了很大的冲击，使集中式新能源发展受到原来越多的挑战。微电网系统应运而生，微电网(简称微网)是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置和相关负荷组成的能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，微网的出现很好地解决了新能源和电网之间的矛盾，使分布式电源输出功率可控，因而对电网具有友好性。微电网运行在并网模式时，光储微电网系统中的主控单元储能变流器可以根据能量管理系统运行管理策略经行功率调度，可以执行相应的能量管理策略。随着非线性负荷和感应电机等用电设备越来越多，光储微网系统存在功率因数较低、谐波污染严重等问题，使微网系统内电能的利用效率降低、电气设备过热、电气元件使用寿命缩短。考虑到微网系统中的储能变流器和有源电力滤波装置有相同的系统拓扑，可以通过对储能变流器进行功能优化，在执行能量管理系统调度提供有功功率的同时实施补偿系统谐波和无功功率，在不增加投资的基础上提高微网系统内负荷电能质量。微网系统内谐波治理和无功补偿可以采用无源器件方案和有源器件方案。无源器件方案主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC串联回路，并联于系统中，LC回路谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，达到滤除制定此谐波的目的。其优点是成本低，但是不能对谐波的完全补偿，滤波效果不好，并且设备设计完成之后补偿频率已经固定不能变动，如果谐振频率设定不好，会与系统产生谐振，影响微网系统稳定性。传统电力有源滤波器采用负载电流谐波补偿方法，通过检测负载电流提取谐波电流，谐波电流作为控制指令参考值。电流跟踪控制一般基于单同步选择坐标系下PI控制器，由于PI控制器对谐波控制存在稳态误差，因此次电流滤波器补偿效果有限；有文献提出了基于多同步旋转坐标系下的PI控制，但是由于大量的坐标变换量导致计算复杂，对控制器的实时性要求较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服非线性负载造成微网系统内电能质量较差，功率因数较低，单独治理需要硬件投入，并且传统有源滤波装置不能消除指定次谐波的缺点，提出一种光储微电网系统的控制方法。本专利技术可以对微电网系统内储能变流器优化控制，实现微网系统在并网模式下的无功电流补偿及谐波电流补偿功能，理论上可以完全消除光储微网系统内指定次谐波，在改善微网系统内部电能质量的同时，体现微网系统对电网的友好性。本专利技术利用光储微网系统能量管理系统检测光储微网系统公共连接点(PCC，PointofCommonCoupling)处谐波含量和功率因数，采用旋转坐标下的多重比例谐振控制器实现对基波电流和谐波电流的无静差控制；通过对光储微电网系统储能变流器优化控制，实现光储微网系统在并网模式下的无功电流补偿及谐波电流补偿功能，消除光储微网系统内指定次谐波，改善微网系统电能质量。应用本专利技术所述的光储微电网系统包含光伏发电系统、蓄电池、储能变流器、谐波检测仪、能量管理系统和负荷。其中，储能变流器为3端口设备，包含1个直流端口和2个交流端口，直流端口接蓄电池，2个交流端口分为并网侧和离网侧，并网侧连接大电网，离网侧连接光伏发电系统和负荷。谐波检测仪对光储微网系统公共连接点处电量信息进行检测。能量管理系统采集光储微网系统内各点电气信息，并对光储微网系统进行控制，当电网故障时，储能变流器运行于离网模式，为光储微网系统建立电压和频率；当电网正常时，储能变流器运行于并网模式，接受能量管理系统的功率调度，执行不同的能量管理策略。本专利技术采用旋转坐标下的多重比例谐振控制器实现对基波电流和谐波电流的无静差控制。所述的多重比例谐振控制器包含电压检测单元、电流检测单元、PLL锁相单元、正负序分离单元、多重比例谐振控制单元和PWM控制单元。所述的电压检测单元和电流检测单元分别检测光储微网系统PCC点电压和电流，通过正负序分离单元分别提取出电压正、负序分量和电流正、负序分量。光储微网系统PCC点的电压正序分量经过PLL锁相单元获取电网电压角频率和相位。光储微网系统PCC点电流经过正负序分离单元后分离成正序电流和负序电流将正序电流和负序电流分别通过Clark变换到正序αβP和负序αβN轴系，正序αβP轴系经过Park变化到正序dqP轴系，dqP轴系下有功电流参考值和无功电流参考值经过反park变换为正序αβP轴系下的有功电流给定和无功电流给定由于dqP轴系下的有功电流、无功电流的直流量给定为αβP轴系下的基波正弦量，因此如果dqP轴的有功电流和无功电流给定为直流量，相当于αβP轴系下基波电流给定为正弦量且所有高次谐波电流给定为0，当光储微网系统PCC点电流存在不同次谐波时，所述的多重比例谐振控制单元增加指定次谐波的比例谐振控制器，由于比例谐波控制器对对应词谐波可以实现无静差跟踪，因此能够完全消除该次谐波。同时，负序αβN轴系下负序电流分量和参考值电流给定为0，负序采用和正序相同的控制器，可以实现负序电流的指定次谐波消除。多重比例谐振谐波控制器的传递函数GPR表达式如下：公式(1)中，ω0为基波角频率，n为谐波次数，kp为比例系数，kn为n次谐波谐振系数。在同步旋转dq轴系下，有功电流和无功电流存在耦合，采用有功无功解耦，实现有功电流和无功电流单独控制，在抑制并网谐波电流的同时，提供无功补偿。本专利技术采用的多重比例谐振谐波控制方法不需要复杂的同步旋转坐标系变换，通过多重比例谐振控制器实现交流信号实现无静差跟踪，对所述储能变流器控制方法步骤为：1、电压检测单元检测光储微网系统PCC点电压，经过正负序分离单元分别提取出正序电压分量和负序电压分量，对电网正序电压经过PLL数字锁相环单元，获取光储微网系统PCC点基波电压相位；2、电流检测单元检测光储微网系统PCC点相电流分别为ia、ib、ic，经过正负序分离单元，分别提取出正序电流分量和负序电流分量3、基波正序电流分量经坐标变换，变换到两相同步旋转坐标系下其中代表有功电流分量，代表无功电流分量，和经过反park变化到静止αβP轴系下为正弦量。多重比例谐振控制器包含基波电流控制和谐波电流控制，由于比例谐振控制器在基波和对应次谐波频率处有无穷大增益，理论上可以实现基波电流和对应次谐波电流的无静差控制；4、所述的储能变流器根据光储微网系统的能量管理系统的调度输出有功功率和无功功率，并对指定次谐波进行消除。正序基波电流给定为有功和无功给定，正序谐波电流控制为0，负序基波及谐波电流给定均为0，实现负序电流控制为0；5、所述的能量管理系统实时检测光储微网系统公共连接点PCC谐波含量和功率因数，能量系统和光储微网系统的储能变流器通过Modbus协议进行信息交换，储能变流器根据能量管理策略对微网系统内无功功率和谐波电流进行补偿，满足微网系统电能质量要求。能量管理系统通过电能质量分析仪实时监测并网点谐波和功率因数，当并网点谐波超过设定的阈值时，通过对谐振系数kn设置非零值来使能指定次谐波控制，可以消除该次谐波，同时可以通过能量管理系统系统手动设定消除在储能变流器消除能量范围内的谐波。光储微网系统中的非线性整流负载是典型的谐波源，本专利技术对微网系统内电视机、节能灯、计算机、充电器等非线性家用负荷产生最大谐波含量的5、7、11、13次谐波进行默认消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光储微电网系统控制方法，其特征在于：所述的控制方法利用光储微网系统能量管理系统检测光储微网系统公共连接点处谐波含量和功率因数，采用旋转坐标下的多重比例谐振控制器实现对基波电流和谐波电流的无静差控制；通过对光储微电网系统储能变流器优化控制，实现光储微网系统在并网模式下的无功电流补偿及谐波电流补偿功能，消除光储微网系统内指定次谐波，改善微网系统电能质量；所述光储微电网系统储能变流器的控制方法步骤如下：(1)电压检测单元检测光储微网系统公共连接点电压，经过正负序分离单元分别提取出正序电压分量和负序电压分量，对电网正序电压经过PLL数字锁相环单元，获取光储微网系统公共连接点基波电压相位；(2)电流检测单元检测光储微网系统公共连接点相电流分别为ia、ib、ic，经过正负序分离单元，分别提取出正序电流分量和负序电流分量(3)基波正序电流分量经坐标到两相同步旋转坐标系下其中代表有功电流分量，代表无功电流分量，有功电流分量和无功电流分量经过反park变化到静止αβP轴系下为正弦量；多重比例谐振控制器包含基波电流控制和谐波电流控制，由于比例谐振控制器在基波和对应次谐波频率处有无穷大增益，能够实现基波电流和对应次谐波电流的无静差控制；(4)所述的储能变流器根据光储微网系统的能量管理系统的调度输出有功功率和无功功率，并对指定次谐波进行消除；正序基波电流给定为有功和无功给定，正序谐波电流控制为0，负序基波及谐波电流给定均为0，实现负序电流控制为0。...

【技术特征摘要】
1.一种光储微电网系统控制方法，其特征在于：所述的控制方法利用光储微网系统能量管理系统检测光储微网系统公共连接点处谐波含量和功率因数，采用旋转坐标下的多重比例谐振控制器实现对基波电流和谐波电流的无静差控制；通过对光储微电网系统储能变流器优化控制，实现光储微网系统在并网模式下的无功电流补偿及谐波电流补偿功能，消除光储微网系统内指定次谐波，改善微网系统电能质量；所述光储微电网系统储能变流器的控制方法步骤如下：(1)电压检测单元检测光储微网系统公共连接点电压，经过正负序分离单元分别提取出正序电压分量和负序电压分量，对电网正序电压经过PLL数字锁相环单元，获取光储微网系统公共连接点基波电压相位；(2)电流检测单元检测光储微网系统公共连接点相电流分别为ia、ib、ic，经过正负序分离单元，分别提取出正序电流分量和负序电流分量(3)基波正序电流分量经坐标到两相同步旋转坐标系下其中代表有功电流分量，代表无功电流分量，有功电流分量和无功电流分量经过反park变化到静止αβP轴系下为正弦量；多重比例谐振控制器包含基波电流控制和谐波电流控制，由于比例谐振控制器在基波和对应次谐波频率处有无穷大增益，能够实现基波电流和对应次谐波电流的无静差控制；(4)所述的储能变流器根据光储微网系统的能量管理系统的调度输出有功功率和无功功率，并对指定次谐波进行消除；正序基波电流给定为有功和无功给定，正序谐波电流控制为0，负序基波及谐波电流给定均为0，实现负序电流控制为0。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓磊，许洪华，
申请(专利权)人：北京科诺伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11