一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法技术

本发明专利技术公布了一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子装置在电力系统中的应用领域，具体涉及一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法
。

技术介绍

[0002]在国家大力号召节能减排的大背景下，含高比例新能源的新型电力系统已经成为了发展趋势，新能源发电具有间歇性和随机性的特点，随着天气条件的变化，新能源的发电功率也不断改变，导致电网电压波动，从而对某些对电网电压敏感的用电设备
(
关键性负载
)
的运行造成不良影响
。
针对这个问题，香港大学许树源教授团队在
2012
年提出了“电力弹簧”这一新概念，电力弹簧通过将电网的功率波动转移到对电压变化不敏感的设备
(
非关键性负载
)
上，维持关键性负载电压的稳定
。
电力弹簧与非关键性负载串联后形成智能负载，能够实现用电量自动匹配发电量
。
[0003]在现有的电力弹簧控制方法中，基本上只考虑电压调节或功率因数校正等控制目标的实现，在设计过程中没有考虑电力弹簧的有功功率补偿的大小以及直流侧储能电池所需要的容量
。Tong Chen
等人提出了一种恒定负载电压角
(
θ
角
)
的电力弹簧控制方法，虽然实现了稳定关键性负载的电压，但
θ
角恒定限制了电力弹簧的工作区间，且在恒定
θ
角控制下，非关键性负载上的电压波动程度很大，超出了其允许工作范围
。
同时，该方法需要配置较大的直流侧储能电池容量，系统的建设成本较高
。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术提供了一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，在稳定关键性负载功率
(
电压
)
的同时，保证非关键性负载上的功率
(
电压
)
波动程度位于允许范围以内，同时最大限度的利用非关键性负载的允许功率波动范围，减少电力弹簧的直流侧储能电池需要配置的储能容量，降低系统的建设成本
。
[0005]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现
。
[0006]一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
实时采集公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
、
电源流入公共连接点
PCC
的电流信号
i
s
、
电力弹簧的输出电压信号
v
es
以及流过电力弹簧的电流信号
i
SL
；
[0008]S2、
将公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
的有效值
V
s
与给定的电压参考值
V
sref
作差，差值经过一个比例积分控制器，其输出为电力弹簧输出电压的
x
轴分量
v
esx
的参考有效值
V
esxref
；
[0009]S3、
将公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
输入锁相环模块
(PLL)
，得到电压信号
v
s
的实时相位
ω
t
；
[0010]S4、
将电压信号
v
s
和电流信号
i
s
输入一个功率计算模块，输出发电端注入负载端的实时有功功率
P
in
；将
P
in
输入参考有功功率选择模块，输出电力弹簧的参考有功功率
P
esref
；将电压信号
v
es
和电流信号
i
SL
输入一个功率计算模块，输出电力弹簧实际有功功率
P
es
；
[0011]S5、
将电力弹簧的有功功率
P
es
与参考有功功率
P
esref
作差后输入一个比例积分控制器，输出负载电压夹角
θ
的参考值
θ
ref
；
[0012]S6、
将上述步骤所得的
V
esxref
、
ω
t、V
sref
以及
θ
ref
输入参考电压计算模块，输出电力弹簧的参考输出电压信号
v
esref
；
[0013]S7、
将电压信号
v
esref
输入
PWM
信号生成器，得到电力弹簧开关管的驱动信号，实现电力弹簧的控制
。
[0014]进一步地，所述电力弹簧的应用系统包括电源
v
g
，线路阻抗
Z1，关键性负载
Z
CL
，非关键性负载
Z
NCL
和电力弹簧；电力弹簧与能承受电压波动的非关键性负载
Z
NCL
串联后，然后与对电压变化敏感的关键性负载
Z
CL
并联在公共连接点
PCC
，电源
v
g
与线路阻抗串联后接入公共连接点
PCC
；公共连接点
PCC
是电力弹簧与关键性负载
Z
CL
和线路阻抗
Z1的连接点
。
[0015]进一步地，所述电力弹簧包括直流侧储能电池
、
电压源型逆变器和
LC
低通滤波器
。
[0016]进一步地，所述负载电压夹角为关键性负载电压即公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
与非关键性负载电压
v
o
之间的夹角，记为
θ
角；
[0017]非关键性负载电压
v
o
超前关键性负载电压
v
s
时，
θ
角为正值，非关键性负载电压
v
o
滞后关键性负载电压
v
s
时，
θ
角为负值
。
[0018]进一步地，步骤
S2
中，所述电力弹簧输出电压的
x
轴分量
v
esx
，具体分解方式为，以关键性负载电压即公共连接点
PCC
处的电压信号...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
实时采集公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
、
电源流入公共连接点
PCC
的电流信号
i
s
、
电力弹簧的输出电压信号
v
es
以及流过电力弹簧的电流信号
i
SL
；
S2、
将公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
的有效值
V
s
与给定的电压参考值
V
sref
作差，差值经过一个比例积分控制器，其输出为电力弹簧输出电压的
x
轴分量
v
esx
的参考有效值
V
esxref
；
S3、
将公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
输入锁相环模块
(PLL)
，得到电压信号
v
s
的实时相位
ω
t
；
S4、
将电压信号
v
s
和电流信号
i
s
输入一个功率计算模块，输出发电端注入负载端的实时有功功率
P
in
；将
P
in
输入参考有功功率选择模块，输出电力弹簧的参考有功功率
P
esref
；将电压信号
v
es
和电流信号
i
SL
输入一个功率计算模块，输出电力弹簧实际有功功率
P
es
；
S5、
将电力弹簧的有功功率
P
es
与参考有功功率
P
esref
作差后输入一个比例积分控制器，输出负载电压夹角
θ
的参考值
θ
ref
；
S6、
将上述步骤所得的
V
esxref
、
ω
t、V
sref
以及
θ
ref
输入参考电压计算模块，输出电力弹簧的参考输出电压信号
v
esref
；
S7、
将电压信号
v
esref
输入
PWM
信号生成器，得到电力弹簧开关管的驱动信号，实现电力弹簧的控制
。2.
根据权利要求1所述的一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，其特征在于，所述电力弹簧的应用系统包括电源
v
g
，线路阻抗
Z1，关键性负载
Z
CL
，非关键性负载
Z
NCL
和电力弹簧；电力弹簧与能承受电压波动的非关键性负载
Z
NCL
串联后，然后与对电压变化敏感的关键性负载
Z
CL
并联在公共连接点
PCC
，电源
v
g
与线路阻抗串联后接入公共连接点
PCC
；公共连接点
PCC
是电力弹簧与关键性负载
Z
CL
和线路阻抗
Z1的连接点
。3.
根据权利要求1所述的一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，其特征在于，所述电力弹簧包括直流侧储能电池
、
电压源型逆变器和
LC
低通滤波器
。4.
根据权利要求1所述的一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，其特征在于，所述负载电压夹角为关键性负载电压即公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
与非关键性负载电压
v
o
之间的夹角，记为
θ
角；非关键性负载电压
v
o
超前关键性负载电压
v
s
时，
θ
角为正值，非关键性负载电压
v
o
滞后关键性负载电压
v
s
时，
θ
角为负值
。5.
根据权利要求4所述的一种用于实时调节负载电压夹角的电力弹簧控制方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述电力弹簧输出电压的
x
轴分量
v
esx
，具体分解方式为，以关键性负载电压即公共连接点
PCC
处的电压信号
v
s
的方向为参考
x
轴方向，
y
轴超前于
x
轴
90
度，将电力弹簧的输出电压分解为相互垂直的
x
轴分量
v
esx
和
y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘东元，何文韬，张波，陈艳峰，谢帆，肖文勋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：