一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法，该微电网包括协同控制系统、可变频率变压器、风电机组、风电投切开关及可调负载投切开关，协同控制系统用于获取风电机组的风速参数，并依据风速参数控制风电机组的桨距角和投切状态、可变频率变压器的转速进而控制变压变频交流母线的电压和频率，控制风电机组向所述微电网提供最大化电能的同时实现风电机组的输出功率与可调负载的输入功率之间的自适应。本发明专利技术在风电机组的输出功率与可调负载的输入功率之间建立起自适应的联动机制，提高了直接负荷控制对平衡风电功率波动的效果。另外，风电机组通过风电投切开关与变压变流交流母线连接，无需单独设置电力电子变换器，成本低。

Micro grid for variable frequency transformer direct load control and operation method thereof

The invention discloses a variable frequency transformer direct load control of micro grid and its operation method, the micro grid including cooperative control system, variable frequency transformer, wind turbine, wind power switch and adjustable load switch, cooperative control system for wind speed parameter acquisition wind generator, voltage and frequency and on the basis of the pitch control wind speed parameters of wind turbine and the switching state, variable frequency transformer and AC bus VVVF speed control, control of wind turbines to the micro grid adaptive while maximizing the power output power of wind turbine with adjustable load input power. The invention establishes an adaptive linkage mechanism between the output power of the wind turbine and the input power of the adjustable load, thereby improving the effect of the direct load control on balancing the power fluctuation of the wind power. In addition, the wind turbine is connected with the variable voltage AC bus through the wind power switching switch, and the power electronic converter is not required to be set separately, and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法
本专利技术涉及微电网
，特别是涉及一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法。
技术介绍
新能源发电的大规模并网是电网发展的必然趋势，然而新能源输出功率的波动性，给电网的安全稳定运行带来了很大的挑战。需求侧响应技术，旨在挖掘一切对维持电能供需平衡有帮助的潜在“资源”，提高电网对新能源发电的接纳能力。直接负荷控制，是目前广泛采用的需求侧响应技术之一，旨在通过对愿意接受调度的负载进行直接的控制来实现电能的供需平衡。然而，现有的直接负荷控制技术，可调负载与新能源发电之间缺乏具有自适应功能的联动机制，对于平衡新能源发电的功率波动效果有限。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法，通过可变频率变压器对接受直接负荷控制的可调负载的输入功率和对风电机组的输出功率进行直接的功率调节，充分发挥可调负载的弹性储能功能，在风电机组的输出功率与可调负载的输入功率之间建立起自适应的联动机制，提高了直接负荷控制对平衡风电功率波动的效果。另外，风电机组通过风电投切开关与变压变流交流母线连接，无需单独设置电力电子变换器，成本低。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网，包括协同控制系统、可变频率变压器、风电机组、风电投切开关及可调负载投切开关，其中：所述可变频率变压器的第一端与中压工频电网连接，所述可变频率变压器的第二端与变压变频交流母线连接，所述可变频率变压器的第三端与电源连接；所述风电机组通过所述风电投切开关与所述变压变频交流母线连接；所述变压变频交流母线还通过所述可调负载投切开关与可调负载连接；所述协同控制系统分别与所述可变频率变压器、所述风电机组及所述风电投切开关连接，用于获取所述风电机组的风速参数，并依据所述风速参数控制所述风电机组的桨距角和投切状态、所述可变频率变压器的转速进而控制所述变压变频交流母线的电压和频率，以实现所述风电机组的输出功率与所述可调负载的输入功率之间的自适应。优选地，所述可调负载包括可调压调频交流负载，所述可调负载投切开关包括第一可调压交流负载投切开关，所述可调压调频交流负载通过所述第一可调压交流负载投切开关直接与所述变压变频交流母线连接。优选地，所述可调负载还包括可调压直流负载，所述可调负载投切开关还包括第一可调压直流负载投切开关，所述微电网还包括三相二极管整流器；所述三相二极管整流器的交流端与所述变压变频交流母线连接，所述三相二极管整流器的直流端与变压直流母线连接，所述可调压直流负载通过所述第一可调压直流负载投切开关与所述变压直流母线连接。优选地，所述微电网还包括降压变压器、三相PWM整流器、第一DC/DC变换器及储能系统；所述降压变压器的高压侧与所述中压工频电网连接，所述降压变压器的低压侧与恒压恒频交流母线连接，所述恒压恒频交流母线通过恒压恒频负载投切开关与恒压恒频交流负载连接，还通过第二可调压交流负载投切开关与所述可调压调频负载连接；所述三相PWM整流器的交流端与所述恒压恒频交流母线连接，所述三相PWM整流器的直流端与恒压直流母线连接，所述恒压直流母线通过恒压直流负载投切开关与恒压直流负载连接，还通过第二可调压直流负载投切开关与所述可调压直流负载连接；所述储能系统通过所述第一DC/DC变换器与所述恒压直流母线连接；所述协同控制系统还分别与所述降压变压器、所述三相PWM整流器的控制端及所述第一DC/DC变换器的控制端连接。优选地，所述可变频率变压器包括双馈电机、直流电机及直流电机驱动器，其中：所述双馈电机与所述直流电机同轴机械连接；所述直流电机通过所述直流电机驱动器连接所述恒压直流母线，所述恒压直流母线作为所述电源；所述双馈电机的定子绕组作为所述可变频率变压器的第一端；所述双馈电机的转子绕组作为所述可变频率变压器的第二端。优选地，所述微电网还包括光伏系统及第二DC/DC变换器，所述光伏系统通过所述第二DC/DC变换器与所述恒压直流母线连接。优选地，所述协同控制系统还用于：获取所述降压变压器的高压侧绕组的电压电流参数，所述可变频率变压器的定子绕组的电压电流参数、转子绕组的电压电流参数、所述直流电机的转速电流参数、所述三相PWM整流器的交流端的电压电流参数和直流端的电压电流参数、所述三相二极管整流器的直流端的电压参数、所述风电机组的风速参数、所述光伏系统的光照强度参数及所述储能系统的荷电状态参数；根据接收到的上述参数进行优化计算，得到所述可变频率变压器的转速、所述风电机组的桨距角和投切状态、所述储能系统的充放电功率、所述三相PWM整流器的无功功率的最优解；根据所述最优解，通过所述可变频率变压器的直流电机驱动器调节所述可变频率变压器的转速从而调节所述变压变频交流母线的负载消耗功率、所述变压直流母线的负载消耗功率和所述风电机组的转速，调节所述风电机组的桨距角和投切状态，通过所述第一DC/DC变换器调节所述储能系统的充放电功率，通过所述三相PWM整流器调节其交流端的无功功率。优选地，所述根据接收到的上述参数进行优化计算的过程具体为：以所述风电机组扣除自身损耗后的发电量最大化、所述储能系统的功率损耗和寿命损耗最小化为优化目标，以整个所述微电网对所述中压工频电网的接入点维持单位功率因数和有功功率分时恒定为约束条件，进行优化计算。优选地，所述调节所述风电机组的投切状态的过程具体为：当所述风电机组捕获的风能大于其自身损耗时，闭合所述风电投切开关，以使所述风电机组向所述微电网提供电能；当风电机组捕获的风能等于其自身损耗时，闭合所述风电投切开关，以使所述风电机组向所述微电网提供惯性支撑；当风电机组捕获的风能小于其自身损耗时，断开所述风电投切开关。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网运行方法，基于如上述所述的微电网，该方法包括：获取所述风电机组的风速参数；依据所述风速参数控制所述风电机组的桨距角和投切状态、所述可变频率变压器的转速进而控制所述变压变频交流母线的电压和频率，控制所述风电机组向所述微电网提供最大化电能的同时实现所述风电机组的输出功率与所述可调负载的输入功率之间的自适应。本专利技术提供了一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网及其运行方法，包括协同控制系统、可变频率变压器、风电机组、风电投切开关及可调负载投切开关，可变频率变压器的第一端与中压工频电网连接，可变频率变压器的第二端与变压变频交流母线连接，可变频率变压器的第三端与电源连接；风电机组通过风电投切开关与变压变频交流母线连接；变压变频交流母线还通过可调负载投切开关与可调负载连接；协同控制系统分别与可变频率变压器、风电机组及风电投切开关连接，用于获取风电机组的风速参数，并依据风速参数控制风电机组的桨距角和投切状态、可变频率变压器的转速进而控制变压变频交流母线的电压和频率，以实现风电机组的输出功率与可调负载的输入功率之间的自适应。可见，本专利技术通过可变频率变压器对接受直接负荷控制的可调负载的输入功率和对风电机组的输出功率进行直接的功率调节，充分发挥可调负载的弹性储能功能，在风电机组的输出功率与可调负载的输入功率之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网，其特征在于，包括协同控制系统、可变频率变压器、风电机组、风电投切开关及可调负载投切开关，其中：所述可变频率变压器的第一端与中压工频电网连接，所述可变频率变压器的第二端与变压变频交流母线连接，所述可变频率变压器的第三端与电源连接；所述风电机组通过所述风电投切开关与所述变压变频交流母线连接；所述变压变频交流母线还通过所述可调负载投切开关与可调负载连接；所述协同控制系统分别与所述可变频率变压器、所述风电机组及所述风电投切开关连接，用于获取所述风电机组的风速参数，并依据所述风速参数控制所述风电机组的桨距角和投切状态、所述可变频率变压器的转速进而控制所述变压变频交流母线的电压和频率，控制所述风电机组向所述微电网提供最大化电能的同时实现所述风电机组的输出功率与所述可调负载的输入功率之间的自适应。

【技术特征摘要】
1.一种可变频率变压器直接负荷控制的微电网，其特征在于，包括协同控制系统、可变频率变压器、风电机组、风电投切开关及可调负载投切开关，其中：所述可变频率变压器的第一端与中压工频电网连接，所述可变频率变压器的第二端与变压变频交流母线连接，所述可变频率变压器的第三端与电源连接；所述风电机组通过所述风电投切开关与所述变压变频交流母线连接；所述变压变频交流母线还通过所述可调负载投切开关与可调负载连接；所述协同控制系统分别与所述可变频率变压器、所述风电机组及所述风电投切开关连接，用于获取所述风电机组的风速参数，并依据所述风速参数控制所述风电机组的桨距角和投切状态、所述可变频率变压器的转速进而控制所述变压变频交流母线的电压和频率，控制所述风电机组向所述微电网提供最大化电能的同时实现所述风电机组的输出功率与所述可调负载的输入功率之间的自适应。2.如权利要求1所述的微电网，其特征在于，所述可调负载包括可调压调频交流负载，所述可调负载投切开关包括第一可调压交流负载投切开关，所述可调压调频交流负载通过所述第一可调压交流负载投切开关直接与所述变压变频交流母线连接。3.如权利要求2所述的微电网，其特征在于，所述可调负载还包括可调压直流负载，所述可调负载投切开关还包括第一可调压直流负载投切开关，所述微电网还包括三相二极管整流器；所述三相二极管整流器的交流端与所述变压变频交流母线连接，所述三相二极管整流器的直流端与变压直流母线连接，所述可调压直流负载通过所述第一可调压直流负载投切开关与所述变压直流母线连接。4.如权利要求3所述的微电网，其特征在于，所述微电网还包括降压变压器、三相PWM整流器、第一DC/DC变换器及储能系统；所述降压变压器的高压侧与所述中压工频电网连接，所述降压变压器的低压侧与恒压恒频交流母线连接，所述恒压恒频交流母线通过恒压恒频负载投切开关与恒压恒频交流负载连接，还通过第二可调压交流负载投切开关与所述可调压调频负载连接；所述三相PWM整流器的交流端与所述恒压恒频交流母线连接，所述三相PWM整流器的直流端与恒压直流母线连接，所述恒压直流母线通过恒压直流负载投切开关与恒压直流负载连接，还通过第二可调压直流负载投切开关与所述可调压直流负载连接；所述储能系统通过所述第一DC/DC变换器与所述恒压直流母线连接；所述协同控制系统还分别与所述降压变压器、所述三相PWM整流器的控制端及所述第一DC/DC变换器的控制端连接。5.如权利要求4所述的微电网，其特征在于，所述可变频率变压器包括双馈电机、直流电机及直流电机驱动器，其中：所述双馈电机与所述直流电机同轴机械连接；所述直流电机通过所述直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思哲，卢嘉豪，张桂东，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44