混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置，考虑了交直流混合微电网在离网模式和并网模式下，BIC通过采用改进的双向下垂控制策略实现功率双向流动。在离网模式转并网模式的预同步过程中，根据锁相环原理利用q轴电压同步实现相位同步，避免由相角测量精度不准带来的同步误差，同时省去锁相环，简化了控制，实现简单。同时本发明专利技术考虑到三相电压不平衡的实际工况，将不平衡电压分解为三相对称正弦波，在平衡工况下预同步策略基础上，采用正负序分离控制的方法将控制量由交流量变为直流量，实现非理想工况下电网间的同步互联。

Pre synchronization control device of AC \ufe63 DC bidirectional power converter in hybrid microgrid

【技术实现步骤摘要】
混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置
本专利技术涉及微电网并网控制
，具体是一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置。
技术介绍
随着分布式能源的迅速发展，新能源发电规模快速扩大。微电网能够集成风电、光伏等分布式电源与储能系统共同调度，有效解决新能源消纳问题。微电网既能孤岛运行，又能与大电网或相邻区域微电网并网运行。对于包含交流微电网和直流微电网的混合微电网，当微电网孤岛运行时，微电网内部分布式电源协调控制维持微网稳定运行。连接交流母线和直流母线的双向AC/DC功率变换器(BidirectionalAC/DCInterlinkingConverter,BIC)既能稳定交直流母线电压，也可实现双向功率流动。当某时刻微电网内微源发电不能满足负荷需要，或负荷突增使得利用微电网内的微源和储能设备不能解决功率平衡时，微电网内母线电能质量下降，为了保证负荷的稳定运行，需要与大电网或相邻区域微电网进行并网互联。由于互联开关两侧的微电网存在电压差，直接互联易产生冲击电流，造成微电网不稳定甚至互联失败，故需要微电网进行预同步后互联。针对微电网的预同步并网问题，需要在并网前使得静态开关两侧的电压幅值、相位和频率同步。现有技术采用基于锁相环的附加预同步方法实现相位同步，但对相角测量和通信速度的要求非常高。且当下垂控制与预同步控制同时对电压进行调节，容易相互干扰影响同步效果。针对不平衡电网的并网预同步控制，现有技术通过采集正负序电压幅值与相位进行控制，对相位的采集要求更高。<br>
技术实现思路
本专利技术旨在解决交直流混合微电网与大电网或相邻区域微电网互联时，由于开关两侧存在电压差引起电流冲击问题，提出了一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置。本专利技术是采用如下技术方案实现的：提供一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置，包括：AC_DC双向功率变换器、脉宽调制模块、并网静态开关及预同步控制电路；其中，AC_DC双向功率变换器设置于第一电网的直流微电网与交流微电网之间；第一电网通过并网静态开关连接于第二电网，第一电网为微电网，第二电网为微电网或互联大电网；脉宽调制模块设置于预同步控制电路和AC_DC双向功率变换器之间，AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压分别输入预同步控制电路，预同步控制电路的输出信号输入脉宽调制模块，其输出信号对AC_DC双向功率变换器进行调控，实现第一电网的直流微电网与交流微电网间功率流动，达到电压同步；并网静态开关两端的电压分别表示第一电网的电压和第二电网的电压；其中，所述预同步控制电路包括二阶广义积分器、dq变换器、加法器、PI控制器及dq反变换器；其中，二阶广义积分器接收AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压，对AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压进行正负序提取；输出电流和电压的正负序值后，分别输入一dq变换器进行dq变换，变换完成后得到8个电压分量和4个电流分量；将其中第一电网的电压和第二电网的电压的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量及负序q轴分量分别输入一减法器，输出结果分别输入一PI控制器，PI控制后，均输出一电流信号，每一电流信号分别同AC_DC双向功率变换器输出电流的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量、负序q轴分量输入一减法器做减法运算，输出结果再次输入一PI控制器，经过PI控制后均输出电压信号，第二次PI控制后，输出的电压值分别输入一加法器，每一加法器对应输入第一电网电压的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量及负序q轴分量，与二次PI控制的输出结果做加法运算，同时对加法运算后的结果进行解耦，剔除dq变换对电压输出的影响；将输入第一电网和第二电网电压正序d轴分量、正序q轴分量的支路输出值输入一dq反变换器进行dq反变换，同时将输入第一电网和第二电网电压负序d轴分量、负序q轴分量的支路输出值输入一dq反变换器进行dq反变换，两路输出的电压分别为正序电压指令值与负序电压指令值，两路dq反变换后输出的正序电压指令值与负序电压指令值再次输入一加法器进行加和运算，得到的输出信号对脉宽调制模块进行调制。区别于现有技术，本专利技术的混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置考虑了交直流混合微电网在离网模式和并网模式下，BIC通过采用改进的双向下垂控制策略实现功率双向流动。在离网模式转并网模式的预同步过程中，根据锁相环原理利用q轴电压同步实现相位同步，避免由相角测量精度不准带来的同步误差，同时省去锁相环，简化了控制，实现简单。同时本专利技术考虑到三相电压不平衡的实际工况，将不平衡电压分解为三相对称正弦波，在平衡工况下预同步策略基础上，采用正负序分离控制的方法将控制量由交流量变为直流量，实现非理想工况下电网间的同步互联。附图说明图1为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置中的正负序分离电路结构示意图。图3为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置中的预同步控制电路的结构示意图。图4为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置中三相平衡的预同步控制电路的结构示意图。图5为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置中微电网和互联电网并网结构示意图。图6为本专利技术提供的一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置的逻辑示意图。图7为本专利技术所述的离网模式稳压控制波形图(交流母线电压，直流母线电压和BIC传输功率)。图8为本专利技术所述的离网模式逆变控制波形图(交流母线电压，直流母线电压和BIC传输功率)。图9为本专利技术所述的离网模式整流控制波形图(交流母线电压，直流母线电压和BIC传输功率)。图10为本专利技术所述的平衡工况下离网转并网过程的入网电流波形图(未采用预同步控制)。图11为本专利技术所述的平衡工况下离网转并网过程的入网电流波形图(采用预同步控制)。图12为本专利技术所述的平衡工况下预同步控制过程中开关两侧A相相电压波形图。图13为本专利技术所述的平衡工况下预同步控制过程中相位同步过程波形图。图14为本专利技术所述的不平衡工况下预同步控制过程中开关两侧电压差波形图(采用图4预同步控制方法)。图15为本专利技术所述的不平衡工况下预同步控制过程中开关两侧电压差波形图(采用图3预同步控制方法)。图16为本专利技术所述的不平衡工况下预同步控制过程中开关两侧电压正负序分量波形图(采用图3预同步控制方法)。图17为本专利技术所述的不平衡工况下预同步控制过程中相位同步过程波形图(采用图3预同步控制方法)。图18为本专利技术所述的不平衡工况下离网转并网过程的入网电流波形图(采用图4预同步控制)。图19为本专利技术所述的不平衡工况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置，其特征在于，包括：AC_DC双向功率变换器、脉宽调制模块、并网静态开关及预同步控制电路；其中，AC_DC双向功率变换器设置于第一电网的直流微电网与交流微电网之间；第一电网通过并网静态开关连接于第二电网，第一电网为微电网，第二电网为微电网或互联大电网；脉宽调制模块设置于预同步控制电路和AC_DC双向功率变换器之间，AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压分别输入预同步控制电路，预同步控制电路的输出信号输入脉宽调制模块，其输出信号对AC_DC双向功率变换器进行调控，实现第一电网的直流微电网与交流微电网间功率流动，达到电压同步；并网静态开关两端的电压分别表示第一电网的电压和第二电网的电压；/n其中，所述预同步控制电路包括二阶广义积分器、dq变换器、加法器、PI控制器及dq反变换器；其中，二阶广义积分器接收AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压，对AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压进行正负序提取；输出电流和电压的正负序值后，分别输入一dq变换器进行dq变换，变换完成后得到8个电压分量和4个电流分量；将其中第一电网的电压和第二电网的电压的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量及负序q轴分量分别输入一减法器，输出结果分别输入一PI控制器，PI控制后，均输出一电流信号，每一电流信号分别同AC_DC双向功率变换器输出电流的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量、负序q轴分量输入一减法器做减法运算，输出结果再次输入一PI控制器，经过PI控制后均输出电压信号，第二次PI控制后，输出的电压值分别输入一加法器，每一加法器对应输入第一电网电压的正序d轴分量、正序q轴分量、负序d轴分量及负序q轴分量，与二次PI控制的输出结果做加法运算，同时对加法运算后的结果进行解耦，剔除dq变换对电压输出的影响；将输入第一电网和第二电网电压正序d轴分量、正序q轴分量的支路输出值输入一dq反变换器进行dq反变换，同时将输入第一电网和第二电网电压负序d轴分量、负序q轴分量的支路输出值输入一dq反变换器进行dq反变换，两路输出的电压分别为正序电压指令值与负序电压指令值，两路dq反变换后输出的正序电压指令值与负序电压指令值再次输入一加法器进行加和运算，得到的输出信号对脉宽调制模块进行调制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合微电网中AC_DC双向功率变换器并网预同步控制装置，其特征在于，包括：AC_DC双向功率变换器、脉宽调制模块、并网静态开关及预同步控制电路；其中，AC_DC双向功率变换器设置于第一电网的直流微电网与交流微电网之间；第一电网通过并网静态开关连接于第二电网，第一电网为微电网，第二电网为微电网或互联大电网；脉宽调制模块设置于预同步控制电路和AC_DC双向功率变换器之间，AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压分别输入预同步控制电路，预同步控制电路的输出信号输入脉宽调制模块，其输出信号对AC_DC双向功率变换器进行调控，实现第一电网的直流微电网与交流微电网间功率流动，达到电压同步；并网静态开关两端的电压分别表示第一电网的电压和第二电网的电压；
其中，所述预同步控制电路包括二阶广义积分器、dq变换器、加法器、PI控制器及dq反变换器；其中，二阶广义积分器接收AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压，对AC_DC双向功率变换器的输出电流和并网静态开关两端的电压进行正负序提取；输出电流和电压的正负序值后，分别输入一dq变换器进行dq变换，变换完成后...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟润泉，焦皎，韩肖清，王磊，任春光，王鹏，刘旭，王子昂，杜毅，王祺，张佰富，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14