一种基于自抗扰控制的光储微网系统及无功支撑控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种可提供无功支撑的微电网并网控制系统及无功制成控制方法。该微电网并网控制系统包括含有储能装置和其他微源的微电网、配电网、检测采集模块、数据转换器和储能单元控制模块，所述微源和储能单元经过直流变换器、逆变器、滤波器于并网点连接于配电网上。本发明专利技术提供的微电网并网控制系统利用储能装置的无功调节能力来实现快速有效的动态无功支撑，确保并网点电压保持在安全要求范围内，提高电网稳定性和供电可靠性，突显微电网自身的灵活性；控制模块中的自抗扰控制技术具有较好的控制品质、良好的抗干扰能力和很好的鲁棒性，使无功支撑控制具有超调小、响应速度快、控制精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自抗扰控制的光储微网系统及无功支撑控制方法
本专利技术属于电力系统运行控制领域，具体涉及一种可提供无功支撑的微电网并网控制系统及无功支撑控制方法。
技术介绍
在能源需求和环境保护的双重压力下，以光伏、风力发电为代表的分布式电源得到快速发展。作为分布式电源的有效利用工具，微电网技术也成为了当前的研究热点。光储微电网与配电网并网运行，当光照等环境条件改变、用电负荷变化以及出现短路等故障时，都会引起公共连接点(PCC)电压的明显波动，严重时甚至会出现电压越限，此时需要电力补偿设备迅速调节联络线潮流，向电网注入或从电网吸收一定的无功功率，对失稳电压进行支撑，保持并网点电压在要求范围内，提高电网稳定性和供电可靠性。传统的方法是投入SVG和SVC等无功补偿装置进行固定的无功补偿，但这会增加投入成本且难以实现并网点电压的动态调节。目前也有提出利用光伏并网逆变器的无功功率调节能力来提供无功支撑，但光伏逆变器受其容量的限制，在有功满发时无功输出能力较弱；且光伏逆变器易受太阳光间歇性、随机性特点的影响，无法提供快速稳定的电压支撑。微电网中的储能系统正好具备快速的不易受影响的无功调节能力，可以作为微网系统的有效无功源，实现无功支撑控制。目前对储能逆变器的常用控制方法为PI控制器，但PI控制器依赖于被控对象的精确模型，其好的动态品质余度不大，需根据环境变化经常调整增益，且具有超调与快速性之间的固有矛盾，所以在强干扰及非线性系统控制中难以获得满意的控制效果。自抗扰控制技术是中科院研究员韩京清先生针对PID控制器缺点提出的一种非线性鲁棒控制技术，它具有良好的抗干扰能力和控制效果，不受被控对象模型和周围环境变化的影响，在未知强非线性和不确定强干扰作用下仍能保证控制精度,显示出良好的工程应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于自抗扰控制的光储微网系统，保持并网点电压在安全要求范围内，提高电网稳定性和供电可靠性。本专利技术的另一目的是提供一种基于自抗扰控制的光储微网系统的无功支撑控制方法，，保持并网点电压在安全要求范围内，提高电网稳定性和供电可靠性。为此，本专利技术提供了一种基于自抗扰控制的光储微网系统包括含有储能装置的微电网和含有微源的微电网、配电网、检测采集模块、数据转换器和储能单元控制模块，所述微源和储能单元分别经过直流变换器、逆变器、滤波器于并网点连接于所述配电网上；所述检测采集模块用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电压和三相交流电流；所述数据转换器与所述检测采集模块连接，用于根据所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流计算出所述并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述储能单元控制模块在所述并网点电压的实时有效值超出要求范围时，控制所述储能装置运行在无功支撑控制模式下，向所述电网注入或从所述电网吸收无功功率，使得所述并网点的电压稳定在所述要求范围之内；在所述并网点电压的实时有效值位于所述要求范围时，控制所述储能装置运行在恒定电流模式下，保持所述储能装置输出电流恒定，不影响所述并网点的电压；所述数据转换器将所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流通过三相静止坐标系变换至两相同步旋转坐标系，得到所述储能装置在并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值。优选地，所述检测采集模块包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器连接于所述并网点，用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电压；所述电流传感器连接于所述并网点，用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电流。优选地，所述储能单元控制模块中所述的安全要求范围为系统额定电压的±7％。优选地，所述储能单元控制模块包括电流控制内环和并网点电压控制外环，所述电流控制内环用于跟踪电流参考值，所述电流参考值包括第一分量和第二分量，所述并网点电压控制外环用于获取所述电流参考值的第二分量。优选地，所述电流控制内环包括：第一自抗扰控制器，输入端与所述检测采集模块的输出端连接，输出端与所述坐标转换器的输入端连接，所述第一自抗扰控制器接收所述直流信号的第一分量和电流参考值的第一分量，输出第一控制信号；第二自抗扰控制器，输入端与所述并网点电压控制外环和所述检测采集模块的输出端连接，输出端与所述坐标转换器的输入端连接，所述第二自抗扰控制器的输入端接收所述直流信号的第二分量和所述并网点电压控制外环输出的电流参考值的第二分量，输出第二控制信号；坐标转换器，输出端与所述SPWM调制器，所述坐标转换器将所述第一控制信号和第二控制信号进行坐标转换后输出SPWM调制波信号；SPWM调制器，输出端与三相电压源型逆变器的控制端连接，所述SPWM调制器将所述SPWM调制波信号和三角载波进行双极性调制得到全控型功率器件的占空比信号，所述三相逆变器的控制端接收所述占空比信号，经功率驱动电路放大后输出触发脉冲控制功率开关电路的开通与关断，以实现对所述电流参考值的跟踪控制。优选地，所述电流参考值的第一分量为0。优选地，所述并网点电压控制外环包括第三自抗扰控制器，所述第三自抗扰控制器的输入端与所述检测采集模块的输出端连接，输出端与所述电流控制内环的第二自抗扰控制器的输入端连接，所述第三自抗扰控制器接收所述并网点电压的实时有效值和电压参考值，输出所述电流参考值的第二分量。优选地，所述并网点电压控制外环还包括限幅模块，所述限幅模块的输入端与所述第三自抗扰控制器的输出端连接，输出端与所述电流控制内环的第二自抗扰控制器的输入端连接，所述限幅模块根据下式对所述电流参考值的第二分量进行限幅：其中，iq为所述电流直流信号的第二分量，Udc为直流母线电压，udg为并网点电压的d轴分量(q轴分量为0)，ω为电网电压矢量的角速度，L为滤波电感值，R为滤波电感等效电阻；将限幅后的所述电流参考值的第二分量输入到所述第二自抗扰控制器的输入端。优选地，所述恒定电流模式为调整所述第三自抗扰控制器的参数，使得所述第三自抗扰控制器输出的所述电流参考值的第二分量保持不变。另外，本专利技术还提供一种基于自抗扰控制的光储微网系统的无功支撑控制方法，是通过所述的基于自抗扰控制的光储微网系统进行的无功支撑控制方法，所述控制方法包括以下步骤：采集所述储能装置在所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流；根据所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流计算出所述并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；当所述并网点电压的实时有效值超出要求范围时，控制所述储能装置运行在无功支撑控制模式下，向所述配电网注入或从所述配电网吸收无功功率，使得所述并网点的电压稳定在所述要求范围之内；当所述并网点电压的实时有效值位于所述要求范围时，控制所述储能装置运行在恒定电流模式下，保持所述储能装置的输出电流恒定。所述的无功支撑控制方法，所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流通过三相静止坐标系变换至两相同步旋转坐标系，得到所述储能装置在并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述要求范围为所述配电网的额定电压的0.93倍至所述电网的额定电压的1.07倍。所述的无功支撑控制方法，当所述并网点电压的实时有效值低于所述要求范围时，所述电压参考值为所述电网的额定电压的0.93倍；当所述并网点电压的实时有效值高于所述要求范围时，所述电压参考值为所述电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于：包括含有储能装置的微电网和含有微源的微电网、配电网、检测采集模块、数据转换器和储能单元控制模块，所述微源和储能单元分别经过直流变换器、逆变器、滤波器于并网点连接于所述配电网上；所述检测采集模块用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电压和三相交流电流；所述数据转换器与所述检测采集模块连接，用于根据所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流计算出所述并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述数据转换器将所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流通过三相静止坐标系变换至两相同步旋转坐标系，得到所述储能装置在并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述储能单元控制模块在所述并网点电压的实时有效值超出要求范围时，控制所述储能装置运行在无功支撑控制模式下，向所述电网注入或从所述电网吸收无功功率，使得所述并网点的电压稳定在所述要求范围之内；在所述并网点电压的实时有效值位于所述要求范围时，控制所述储能装置运行在恒定电流模式下，保持所述储能装置输出电流恒定。

【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于：包括含有储能装置的微电网和含有微源的微电网、配电网、检测采集模块、数据转换器和储能单元控制模块，所述微源和储能单元分别经过直流变换器、逆变器、滤波器于并网点连接于所述配电网上；所述检测采集模块用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电压和三相交流电流；所述数据转换器与所述检测采集模块连接，用于根据所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流计算出所述并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述数据转换器将所述并网点处的三相交流电压和三相交流电流通过三相静止坐标系变换至两相同步旋转坐标系，得到所述储能装置在并网点电流的直流信号和并网点电压的实时有效值；所述储能单元控制模块在所述并网点电压的实时有效值超出要求范围时，控制所述储能装置运行在无功支撑控制模式下，向所述电网注入或从所述电网吸收无功功率，使得所述并网点的电压稳定在所述要求范围之内；在所述并网点电压的实时有效值位于所述要求范围时，控制所述储能装置运行在恒定电流模式下，保持所述储能装置输出电流恒定。2.如权利要求1所述的基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于：所述检测采集模块包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器连接于所述并网点，用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电压；所述电流传感器连接于所述并网点，用于采集所述储能单元与配电网连接的并网点的三相交流电流。3.如权利要求1任一项所述的基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于：所述储能单元控制模块中所述的安全要求范围为系统额定电压的±7％；所述储能单元控制模块包括电流控制内环和并网点电压控制外环，所述电流控制内环用于跟踪电流参考值，所述电流参考值包括第一分量和第二分量，所述并网点电压控制外环用于获取所述电流参考值的第二分量。4.如权利要求3所述的基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于，所述电流控制内环包括：第一自抗扰控制器，输入端与所述检测采集模块的输出端连接，输出端与所述坐标转换器的输入端连接，所述第一自抗扰控制器接收所述直流信号的第一分量和电流参考值的第一分量，输出第一控制信号；第二自抗扰控制器，输入端与所述并网点电压控制外环和所述检测采集模块的输出端连接，输出端与所述坐标转换器的输入端连接，所述第二自抗扰控制器的输入端接收所述直流信号的第二分量和所述并网点电压控制外环输出的电流参考值的第二分量，输出第二控制信号；坐标转换器，输出端与所述SPWM调制器，所述坐标转换器将所述第一控制信号和第二控制信号进行坐标转换后输出SPWM调制波信号；SPWM调制器，输出端与三相电压源型逆变器的控制端连接，所述SPWM调制器将所述SPWM调制波信号和三角载波进行双极性调制得到全控型功率器件的占空比信号，所述三相逆变器的控制端接收所述占空比信号，经功率驱动电路放大后输出触发脉冲控制功率开关电路的开通与关断，以实现对所述电流参考值的跟踪控制。5.如权利要求4所述的基于自抗扰控制的光储微网系统，其特征在于：所述并网点电压控制外环包括第三自抗扰控制器，所述第三自抗扰控制器的输入端与所述检测采集模块的输出端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸣，麦倩屏，徐明昊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44