一种用于微电网的主动功率平衡装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于微电网的主动功率平衡装置及其控制方法。平衡装置包括主动功率平衡主电路、检测电路和控制电路；主动功率平衡主电路包括结构和参数完全相同的A相逆变器、B相逆变器和C相逆变器、三组结构和参数完全相同的隔离变压器和连接滤波电感、并联连接且数目可调的双有源桥式变换器；检测电路包括电流互感器、电压互感器、锁频环和数据采集模块；控制电路包括A相逆变器、B相逆变器、C相逆变器的功率平衡控制模块和双有源桥式变换器高压侧的直流电压控制模块。本发明专利技术能够同时实现微电网间的功率平衡分配，不平衡交流微电网中三相DG的三相输出功率平衡以及电压质量的改善，保证不平衡交直流互联微电网的可靠、高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微电网的主动功率平衡装置及其控制方法
本专利技术涉及输配电
，尤其是涉及一种用于微电网的主动功率平衡装置及其控制方法。
技术介绍
日益增长的能源需求以及越来越高的供电可靠性、安全性和灵活性要求，加上对环境污染和气候变化的担忧，驱使着现代电力系统朝着分布式发电方向发展。微电网作为一种特殊的分布式发电系统将在未来智能电网中扮演着极为关键的角色。这种微电网系统既能并网运行也能孤岛运行，能够提供安全、灵活、可靠的供电以及高质量、多样化的电能服务。在微电网中，分布式发电系统(DG，DistributedGeneration)通常通过电力电子变换器装置接入微电网。电力电子变换器的主要任务之一就是控制功率的输出。准确协调地控制负载功率在DG间的分配是微电网正常运行的关键之一。交直流混合互联微电网的功率平衡控制是当前研究的热点。目前，交直流混合微电网的研究中，交流微电网主要考虑单相系统或者三相平衡系统。然而，在实际交流微电网中，三相DG和单相DG系统广泛并存，三相负载和单相负载也广泛并存，且渗透率越来越高，且DG和负载的安装容量及其安装位置由用户自身决定，所以交流微电网系统往往是不平衡系统，各相DG容量和负载需求不均衡。这造成系统三相DG输出功率不平衡，系统电压质量差，严重影响系统运行可靠性和可再生能源高效集成和利用。目前的研究只解决了微电网中DG均为三相DG的系统功率平衡问题，没有解决同时含有三相DG和单相DG的不平衡系统，特别是不平衡交直流互联微电网系统的功率平衡问题。以上这些都要求研制出一种能够用于不平衡交直流互联微电网实现微电网间和不平衡交流微电网内部三相DG功率平衡的主动功率平衡装置和相应控制方法，以便保证系统可靠运行和可再生能源高效集成利用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于微电网的主动功率平衡装置及其控制方法，能够同时实现微电网间的功率平衡分配，不平衡交流微电网中三相DG的三相输出功率平衡以及电压质量的改善，保证不平衡交直流互联微电网的可靠、高效运行。第一方面，本专利技术的一个实施例提供了一种用于微电网的主动功率平衡装置，应用于不平衡交直流互联微电网，其特征在于，所述装置包括主动功率平衡主电路、检测电路和控制电路；所述主动功率平衡主电路包括结构和参数完全相同的A相逆变器、B相逆变器和C相逆变器、三组结构和参数完全相同的隔离变压器和L型连接滤波电感、并联连接且数目可调节的双有源桥式变换器；所述检测电路包括电流互感器、电压互感器、锁频环和数据采集模块；所述控制电路包括所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的功率平衡控制模块和所述双有源桥式变换器高压侧的直流电压控制模块。本专利技术实施例的用于微电网的主动功率平衡装置，至少具有如下有益效果：能够同时实现微电网间的功率平衡分配，不平衡交流微电网中三相DG的三相输出功率平衡以及电压质量的改善，保证不平衡交直流互联微电网的可靠、高效运行。根据本专利技术的另一些实施例的用于微电网的主动功率平衡装置，所述主动功率平衡控制装置的一端通过三相交流塑壳断路器与不平衡交流微电网公共连接点母线连接，所述主动功率平衡控制装置的另一端通过直流断路器与直流微电网公共连接点母线连接；所述A相逆变器、所述B相逆变器和所述C相逆变器的高压直流侧连接在一起；所述双有源桥式变换器的一端与逆变器高压直流母线连接，所述双有源桥式变换器的另一端与所述直流微电网公共连接点母线连接；所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器分别由数目可调节的单相桥式逆变电路并联组成；三组所述隔离变压器的一端分别与所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的交流侧连接，三组所述隔离变压器的另一端构成三相四线制系统端口，接至所述不平衡交流微电网公共连接点母线；所述双有源桥式变换器的高压侧和低压侧均为并联连接。第二方面，本专利技术的一个实施例提供了一种用于微电网的主动功率平衡装置的控制方法，应用于上述的一种用于微电网的主动功率平衡装置，所述功率平衡控制模块根据所述检测电路上传的所述不平衡交流微电网公共连接点母线的电压频率、所述不平衡交流微电网一台三相DG上传的A相、B相、C相需要传输的有功功率和无功功率平衡调节量指令、所述主动功率平衡装置交流侧的电感电流，控制所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的传输功率；所述直流电压控制模块根据检测到的所述双有源桥式变换器高压侧的直流电压，控制所述双有源桥式变换器调节所述主动功率平衡装置的高压侧直流电压；所述不平衡交流微电网公共连接点母线的电压频率由所述电压互感器检测到的电压经过锁频环得到；所述有功功率和无功功率平衡调节量指令由所述不平衡交流微电网中通信连接的三相DG和单相DG的电压互感器、电流互感器检测电压、电流并计算功率后经所述三相DG系统中的分布式功率平衡控制算法得到。根据本专利技术的另一些实施例的用于微电网的主动功率平衡装置的控制方法，所述主动功率平衡装置同时实现微电网间有功功率的平衡和所述不平衡交流微电网内三相DG输出有功功率和无功功率的平衡；所述主动功率平衡装置传输的有功功率和无功功率的计算分别为有功功率：无功功率：其中，PIC,k(t)为所述主动功率平衡装置传输的有功功率，QIC,k(t)为所述主动功率平衡装置传输的无功功率设定值，为所述主动功率平衡装置传输的A相有功功率，由实现微电网间有功功率的平衡的A相有功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG有功功率输出平衡的A相有功功率平衡调节量ΔpIC,k,a(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的B相有功功率，由实现微电网间有功功率的平衡的B相有功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG有功功率输出平衡的B相有功功率平衡调节量ΔpIC,k,b(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的C相有功功率，由实现微电网间有功功率的平衡的C相有功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG有功功率输出平衡的C相有功功率平衡调节量ΔpIC,k,c(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的A相无功功率，由A相无功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG无功功率输出平衡的A相无功功率平衡调节量ΔqIC,k,a(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的B相无功功率，由B相无功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG无功功率输出平衡的B相无功功率平衡调节量ΔqIC,k,b(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的C相无功功率，由C相无功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG无功功率输出平衡的C相无功功率平衡调节量ΔqIC,k,c(t)两部分构成；所述主动功率平衡装置的A、B、C三相的无功功率指令参考值满足根据本专利技术的另一些实施例的用于微电网的主动功率平衡装置的控制方法，实现微电网间有功功率的平衡的步骤为：步骤110：初始化；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微电网的主动功率平衡装置，应用于不平衡交直流互联微电网，其特征在于，所述装置包括主动功率平衡主电路、检测电路和控制电路；/n所述主动功率平衡主电路包括结构和参数完全相同的A相逆变器、B相逆变器和C相逆变器、三组结构和参数完全相同的隔离变压器和L型连接滤波电感、并联连接且数目可调节的双有源桥式变换器；/n所述检测电路包括电流互感器、电压互感器、锁频环和数据采集模块；/n所述控制电路包括所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的功率平衡控制模块和所述双有源桥式变换器高压侧的直流电压控制模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于微电网的主动功率平衡装置，应用于不平衡交直流互联微电网，其特征在于，所述装置包括主动功率平衡主电路、检测电路和控制电路；
所述主动功率平衡主电路包括结构和参数完全相同的A相逆变器、B相逆变器和C相逆变器、三组结构和参数完全相同的隔离变压器和L型连接滤波电感、并联连接且数目可调节的双有源桥式变换器；
所述检测电路包括电流互感器、电压互感器、锁频环和数据采集模块；
所述控制电路包括所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的功率平衡控制模块和所述双有源桥式变换器高压侧的直流电压控制模块。


2.根据权利要求1所述的一种用于微电网的主动功率平衡装置，其特征在于，所述主动功率平衡控制装置的一端通过三相交流塑壳断路器与不平衡交流微电网公共连接点母线连接，所述主动功率平衡控制装置的另一端通过直流断路器与直流微电网公共连接点母线连接；
所述A相逆变器、所述B相逆变器和所述C相逆变器的高压直流侧连接在一起；
所述双有源桥式变换器的一端与逆变器高压直流母线连接，所述双有源桥式变换器的另一端与所述直流微电网公共连接点母线连接；
所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器分别由数目可调节的单相桥式逆变电路并联组成；
三组所述隔离变压器的一端分别与所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的交流侧连接，三组所述隔离变压器的另一端构成三相四线制系统端口，接至所述不平衡交流微电网公共连接点母线；
所述双有源桥式变换器的高压侧和低压侧均为并联连接。


3.一种用于微电网的主动功率平衡装置的控制方法，应用于权利要求1或2所述的一种用于微电网的主动功率平衡装置，其特征在于，所述功率平衡控制模块根据所述检测电路上传的所述不平衡交流微电网公共连接点母线的电压频率、所述不平衡交流微电网一台三相DG上传的A相、B相、C相需要传输的有功功率和无功功率平衡调节量指令、所述主动功率平衡装置交流侧的电感电流，控制所述A相逆变器、所述B相逆变器、所述C相逆变器的传输功率；
所述直流电压控制模块根据检测到的所述双有源桥式变换器高压侧的直流电压，控制所述双有源桥式变换器调节所述主动功率平衡装置的高压侧直流电压；
所述不平衡交流微电网公共连接点母线的电压频率由所述电压互感器检测到的电压经过锁频环得到；
所述有功功率和无功功率平衡调节量指令由所述不平衡交流微电网中通信连接的三相DG和单相DG的电压互感器、电流互感器检测电压、电流并计算功率后经所述三相DG系统中的分布式功率平衡控制算法得到。


4.根据权利要求3所述的一种用于微电网的主动功率平衡装置的控制方法，其特征在于，所述主动功率平衡装置同时实现微电网间有功功率的平衡和所述不平衡交流微电网内三相DG输出有功功率和无功功率的平衡；
所述主动功率平衡装置传输的有功功率和无功功率的计算分别为
有功功率：



无功功率：



其中，PIC,k(t)为所述主动功率平衡装置传输的有功功率，QIC,k(t)为所述主动功率平衡装置传输的无功功率设定值，为所述主动功率平衡装置传输的A相有功功率，由实现微电网间有功功率的平衡的A相有功功率指令参考值和实现所述不平衡交流微电网中三相DG有功功率输出平衡的A相有功功率平衡调节量ΔpIC,k,a(t)两部分构成；为所述主动功率平衡装置传输的B相有功功率，由实现微电网间有功功率的平衡的B...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，周建国，许银亮，仪忠凯，杨仑，王黎明，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：广东;44