一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及系统，光伏并网逆变器部分采用双级式结构，前级DCDC变换器采用BOOST电路，与MPPT算法共同实现最大功率点跟踪。风力发电部分采用永磁直驱式风力发电模型，永磁同步发电机发出的交流电先整流，再经过DCDC电路然后进行并网，DCDC电路同样采取BOOST升压电路。蓄电池部分采用基于下垂控制的并网逆变器，与风光并联实现能量互补。光伏和风力的逆变器均采用基于电网电压定向的矢量控制，用来稳定直流侧电压。针对风光储并离网切换冲击电流较大的问题，本发明专利技术采用基于单锁相环的预同步方法，来实现平滑并离网切换。仿真表明，本发明专利技术在孤岛、并网下均可以稳定运行并实现互补，且实现了并离网的平滑切换。且实现了并离网的平滑切换。且实现了并离网的平滑切换。

【技术实现步骤摘要】
一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及系统


[0001]本专利技术属于供电
，具体涉及一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及系 统。

技术介绍

[0002]随着传统煤和石油等不可再生资源日益匮乏，人类迫切需要找到新的能源以代替传统 能源。风能和光能具有取之不尽、用之不竭的优点，而且不会给环境以及生态带来污染和 破坏。但以风光为主的分布式能源具有各地分布不均匀的特点，而且存在风光不稳定的现 象，于是微电网的概念提出了，微电网是由分布式能源、储能系统、负荷、监控以及各种 保护措施集一体化的智能微型电力系统。微电网的发展促进了分布式电源的发展，也提高 了各种新能源的利用效率。
[0003]风能和光能在微电网中只能单向传输能量，给负荷或者是蓄电池充电。而蓄电池储能部 分既要具有充电又要具有放电的作用，实现能量的双向传递。现实生活中负载大多数都是交 流负载，因此需要将微电网生成的各种直流电逆变成交流电。逆变器是连接风机、光伏、储 能的核心部件，而并离网切换的控制与运行，其核心就是控制逆变器，需要逆变器输出电压 与电网电压在幅值、相角和频率一致时才可以并网，否则并网电流过大会引起系统失稳和系 统崩溃。预同步功能就是为了实现风光储并网的方法，完成后闭合并网开关，可以实现平滑 并网。
[0004]然而，风光的随机性、间歇性和波动性成为了制约其发展的瓶颈。而储能系统以其平滑波 动、削峰填谷、调频调压等功能成为了解决这一问题的有效手段。鉴于储能系统良好的调节特 性，将其与风光联合构成联合发电系统，可以有效改善联合系统的总体有功输出，提高电网运 行的安全性和稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及系 统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]步骤1：建立光伏电池、风机和储能部分的模型；
[0009]步骤2：对步骤1的光伏电池和风机的模型使用电力电子变换，输出稳定的直流电；
[0010]步骤3：将各模型生成的直流电进行逆变，生成三相交流电；
[0011]步骤4：将步骤3中生成的三相交流电与电网母线进行并联入网，实现预同步环节。
[0012]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0013]进一步地，所述步骤1中，采用如下的C1、C2参数模型来构建光伏发电系统：
[0014][0015]其中，I表示光伏电池输出电流，V
R
表示电阻电压，C1、C2的表达式如下：
[0016][0017][0018][0019]其中，I
scref
表示短路电流参考值，V
ocref
表示开路电压参考值，I
mref
表示最大电流参考值， V
mref
表示最大电压参考值，S表示光照强度，S
ref
表示光照强度参考值，ΔS表示光照强度变 化，ΔT表示时间变化，a、b、c为常数。
[0020]进一步地，所述步骤1中，风机采用永磁直驱风机，风机的输出功率P
m
和输出转矩T
m
如下：
[0021][0022][0023]其中，C
p
(λ，β)和C
T
(λ，β)分别表示风力机的功率系数和转矩系数，C
p
和C
T
是风力机的 叶尖速比λ与桨距角β的函数，ρ为空气密度，A为风力机叶片的扫略面积，v为风速，ω
m
为风力机转速，R是风轮叶片的半径。
[0024]进一步地，所述步骤1中，储能部分使用800V的直流电源。
[0025]进一步地，所述步骤2中，采用Boost升压电路，将光伏电池和风机的模型经整流后得 到的直流电升压；采用MPPT控制方法控制光伏电池和风机。
[0026]进一步地，所述MPPT控制方法为扰动观察法。
[0027]进一步地，所述步骤3中，采用下垂控制对储能部分的储能逆变器进行控制。
[0028]进一步地，所述步骤4中，微电网的运行方式是在孤岛和并网之间切换，对孤岛向并 网转换的过程中，采用基于单锁相环的方法，建立微电网的并网预同步环节，具体如下：
[0029]用锁相环得到光伏电池、风机和储能部分的各逆变器输出电压的相角θ，以逆变器输出 电压u的方向为d轴，以电网电压u
g
作dq变换，则u
gd
会落在d轴上，u
gq
垂直于d轴，落 到g轴上；其中，u
gd
和u
gq
分别是电网电压的直轴分量以及交轴分量；
[0030]调节u
gq
逐渐趋于0，使得u
g
逐渐向d轴靠近，当u
gq
为0时，u
g
和u完全重合，将频率 差值Δf加到下垂控制部分，进而控制电压输出的相角。
[0031]本专利技术还提出了一种风光储微电网的并离网平滑切换控制系统，其特征在于，包括：
[0032]模型建立模块，用于建立光伏电池、风机和储能部分的模型；
[0033]电力电子变换模块，用于对光伏电池和风机的模型使用电力电子变换，输出稳定的直 流电；
[0034]逆变模块，用于将各模型生成的直流电进行逆变，生成三相交流电；
[0035]预同步模块，用于将生成的三相交流电与电网母线进行并联入网，实现预同步环节。
[0036]本专利技术的有益效果是：本专利技术所提出的一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法及 系统，在光伏并网逆变器部分采用双级式结构，前级DCDC变换器采用BOOST电路，与 MPPT算法共同实现最大功率点跟踪。风力发电部分采用永磁直驱式风力发电模型，永磁同 步发电机发出的交流电先整流，再经过DCDC电路然后进行并网，DCDC电路同样采取 BOOST升压电路。蓄电池部分采用基于下垂控制的并网逆变器，与风光并联实现能量互补。 其中，光伏和风力的逆变器均采用一种新的基于电网电压定向的矢量控制，用来稳定直流 侧电压。针对风光储并离网切换冲击电流较大的问题，本专利技术提出了一种基于单锁相环的 预同步方法，来实现并离网的平滑切换。仿真表明，风光储在孤岛、并网下均可以稳定运 行并实现互补，且实现了并离网的平滑切换。
附图说明
[0037]图1为风光储微电网的并离网平滑切换控制方法的流程图。
[0038]图2为扰动观察法流程图。
[0039]图3为孤岛微电网并网示意图。
[0040]图4为预同步环节调节过程向量图。
[0041]图5为基于单锁相环的控制原理图。
[0042]图6为无功调压原理图。
[0043]图7为深度强化学习原理图。
具体实施方式
[0044]下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立光伏电池、风机和储能部分的模型；步骤2：对步骤1的光伏电池和风机的模型使用电力电子变换，输出稳定的直流电；步骤3：将各模型生成的直流电进行逆变，生成三相交流电；步骤4：将步骤3中生成的三相交流电与电网母线进行并联入网，实现预同步环节。2.如权利要求1所述的一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法，其特征在于：所述步骤1中，采用如下的C1、C2参数模型来构建光伏发电系统：其中，I表示光伏电池输出电流，V
R
表示电阻电压，C1、C2的表达式如下：的表达式如下：的表达式如下：其中，I
scref
表示短路电流参考值，V
ocref
表示开路电压参考值，I
mref
表示最大电流参考值，V
mref
表示最大电压参考值，S表示光照强度，S
ref
表示光照强度参考值，ΔS表示光照强度变化，ΔT表示时间变化，a、b、c为常数。3.如权利要求1所述的一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法，其特征在于：所述步骤1中，风机采用永磁直驱风机，风机的输出功率P
m
和输出转矩T
m
如下：如下：其中，C
p
(λ，β)和C
T
(λ，β)分别表示风力机的功率系数和转矩系数，C
p
和C
T
是风力机的叶尖速比λ与桨距角β的函数，ρ为空气密度，A为风力机叶片的扫略面积，v为风速，ω
m
为风力机转速，R是风轮叶片的半径。4.如权利要求1所述的一种风光储微电网的并离网平滑切换控制方法，其特征在于：所述步骤1中，储能部分使用800V的直流电源。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一凡，赵俊平，丁佳飞，王雷，
申请(专利权)人：江苏益邦电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：