本发明专利技术涉及一种光柴互补独立微电网的频率优化方法，建立了光柴混合为负荷供电的独立微电网模型，除了应用调速器的输出响应调节柴油发电机的输出功率，同时设计PID补偿控制器对柴油发电系统进行有功功率调整，通过matlab软件仿真得到了频率偏差不超过±0.02Hz的良好效果,改善了微网整体运行过程中的电能质量。能够有效的解决在孤岛状态下微网的频率偏差问题，并且结构简单有效，成本较低，方便工程应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微电网频率优化控制技术，特别涉及一种基于PID策略的。
技术介绍
随着全球变暖和化石能源的短缺，人类对新能源的需求日益增加。在各种新能源中，光伏由于其无污染、可再生等优点，是未来满足电力需求的非常重要的清洁能源。但是光伏发电由于受天气条件变化的影响输出功率具有波动性，会对大电网的电能质量如频率等造成污染。因此，为解决分布式电源接入的问题，协调大电网和分布式电源的矛盾，充分挖掘分布式发电为电网和用户带来的价值与效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念利用先进的电力电子技术，将微电源、负荷、储能系统及控制装置等结合，形成一 个单一可控的单元，同时向用户供给电和热。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。孤岛运行是微网的重要运行模式。在一些偏远山区、军事要塞等地方，架设长距离输电线路成本非常高，经济性差，而且受地理环境的影响很大。微电网孤岛运行模式的出现很好的解决了这些问题，有效地触及了大电网所不能延伸的地方。孤岛模式下运行的微电网可以作为大电网的补充。但是由于微网中存在间歇性新能源，大量的系统问题(电压波动、频率偏差等)频繁出现，这也是当前微网独立运行时面临的主要问题。所以，针对微网独立运行时的特点进行深入研究，为独立微电网安全、稳定、经济运行提供理论上和技术上的保障，具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术是针对孤岛模式下运行的微电网不稳定的问题，提出了一种，建立了光柴混合为负荷供电的独立微电网模型，设计PID补偿控制器对柴油发电系统进行有功功率调整，从而实现微网频率偏差的抑制，改善了微网整体运行过程中的电能质量。本专利技术的技术方案为一种,微电网中包括光伏发电和柴油机发电混合供电系统，共同给负载供电，频率优化方法具体包括如下步骤 aV NRII)建立光伏系统数学模型之=-I}-Isk， β|F!爐=’ Js=L+AR - 1V)] m ’hk=,其中(和 C分别是光伏系统中太阳能电池模块的输出电流和输出电压，Jg是光生电流，Isa是光电池反向饱和电流i是电子电量，/是波尔兹曼常数，J是二极管理想因子，Nf是并联电池数，％是串联电池数，Iik是光电池内阻电流，Ior是温度在^时的饱和电流，I；是光伏阵列的温度，^是参考温度，Eg是材料跨越能阶所需能量，It是短路电流温度系数，Ix是太阳能电池模块的短路电流，Si是日照强度，Rsh是太阳能电池模块内阻； 2)建立包含柴油机发电系统的传递函数模型,其中&是柴油发电机的时间常数，&是柴油发电机的增益； 3)光伏发电系统采用mppt控制算法获得最大的新能源功率输出，微电网的发电功率和负荷差输入调速器，调速器的输出响应调节柴油发电机的输出功率，并通过matlab搭建仿真模块进行分析； 4)在调速器和柴油机之间增加PID控制器，微电网供电系统输出和调速器输出频率信号送入PID控制器，PID控制器输出对柴油机发电频率进行补偿，PID控制器的数学模型满足方程w(t) = Kp[A/(t) + — \i\f{z)d-v+TD^^-},其中h是比例控制器增S -是积 .T11A-分控制增益，G是微分控制器增益。本专利技术的有益效果在于本专利技术，设计PID补偿控制器对柴油发电系统进行有功功率调整，通过matlab软件仿真得到了频率偏差不超过±0. 02 Hz的良好效果，改善了微网整体运行过程中的电能质量。能够有效的解决在孤岛状态下微网的频率偏差问题，并且结构简单有效，成本较低，方便工程应用。附图说明图I为微电网的结构示意 图2为柴油机发电的传递函数模型 图3为微网控制结构模型 图4为本专利技术修正后的微网控制结构模型 图5为微电网中的负荷扰动值仿真 图6为微网中光伏能源的日照强度仿真 图7为未优化之前光柴互补的微电网整体运行后的频率偏差u仿真 图8为传统mppt控制作用下得到的光伏输出功率仿真 图9为柴油机发电机输出功率曲线 图10为本专利技术优化后微网的频率偏差曲线 图11为时间为IOOs优化前后频率偏差相比较仿真曲线 图12为时间为500s优化前后频率偏差相比较仿真曲线 图13为时间为800s优化前后频率偏差相比较仿真曲线图。具体实施例方式I、考虑混合能源接入的独立微网的数学建模如图I所示微电网的结构示意图，微电网中主要包括光伏2发电和柴油机I发电混合供电系统，共同给负载4供电。太阳能电池模块对设计逆变器3和控制系统具有重要意义，太阳能电池模块的传统I-V特性、太阳能电池模块的饱和电流/_随温度变化的情况、光电池内阻电流可以由下面的公式表达 其中4和 分别是太阳能电池模块的输出电流和输出电压，^是光生电流，I虚是光电池反向饱和电流是电子电量，,是波尔兹曼常数4是二极管理想因子，N,是并联电池数，是串联电池数，Ilh是光电池内阻电流，Ior是温度在&时的饱和电流，Ta是光伏阵列的温度，&是参考温度，Es是材料跨越能阶所需能量，It是短路电流温度系数，Ix是太阳能电池模块的短路电流，Si是日照强度，Rsh是太阳能电池模块内阻，Rs光伏的输出功率可由下式得出= KL 柴油机I发电作为光伏2发电系统互补电源，可以弥补太阳能发电的随机性和不均匀性。柴油机I发电系统可以用一阶时滞传递函数表示一^。JL "I J. ^如图2所示柴油机发电的传递函数模型图，其中Trf是柴油发电机的时间常数，Ki是柴油发电机的增益，柴油发电机的额定功率是450KW。2、本专利技术的利用PID控制策略优化独立微网频率控制器的设计原理 由于光伏2发电具有波动性和不可调节性，所以微电网中光伏发电需要与其他可调功率电源配合，本专利技术的对象是以柴油机I发电为互补电源构建独立微网，通过两个算例比较分析验证本专利技术对微网频率稳定的有效性。如图3所示微网控制结构模型图，现有的策略中，当光伏2电源输出的较大波动弓I起微网有功不平衡和频率大幅偏移，特别是电力系统频率偏离目标频率时，基于电力系统一次调频原理，利用柴油机前端的调速器对发电出力和负荷的偏差的响应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定，但是调频效果不理想。如图4所示本专利技术修正后的微网控制结构模型图，本专利技术的策略中，提出了一种PID负荷频率补偿控制策略，在调速器和柴油机之间增加PID控制器，混合供电系统输出和调速器输出频率信号送入PID控制器，PID控制器输出对柴油机发电频率进行补偿。PID控制器是由比例、积分、微分项构成，它具有原理简单、实现容易，适应性强等优点。本专利技术所 I *dA.f (tl设计控制器的数学模型满足方程W.(t) = Κρ，(τι ο*4/(1) 是微网频率偏差)其中是比例控制器增益，&是积分控制增益，b是微分控制器增益。这个控制器的功能是在发电过程中，通过在柴油机I发电单元追加控制器，增加或降低指令信号来控制柴油机I的速度齿轮转换开关作为对频率误差信号的响应，控制柴油机I的转速来调节其功率输出，进而控制系统频率。3、本专利技术的利用PID控制策略优化光柴独立微网频率控制器的设计方法
本专利技术提出的基于PID控制策略的光柴互补微网的频率控制器的设计方法，在建立了微网中的光柴发电系统的数学模型之后，按照下列步骤进行 aVN本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光柴互补独立微电网的频率优化方法，微电网中包括光伏发电和柴油机发电混合供电系统，共同给负载供电，其特征在于，频率优化方法具体包括如下步骤：1）建立光伏系统数学模型？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，，，，其中和分别是光伏系统中太阳能电池模块的输出电流和输出电压，是光生电流，是光电池反向饱和电流，是电子电量，是波尔兹曼常数，是二极管理想因子，是并联电池数，是串联电池数，是光电池内阻电流，是温度在时的饱和电流，是光伏阵列的温度，是参考温度，是材料跨越能阶所需能量，是短路电流温度系数，是太阳能电池模块的短路电流，是日照强度，是太阳能电池模块内阻；2）建立包含柴油机发电系统的传递函数模型，其中是柴油发电机的时间常数，是柴油发电机的增益；3）光伏发电系统采用mppt控制算法获得最大的新能源功率输出，微电网的发电功率和负荷差输入调速器，调速器的输出响应调节柴油发电机的输出功率，并通过matlab搭建仿真模块进行分析；4）在调速器和柴油机之间增加PID控制器，微电网供电系统输出和调速器输出频率信号送入PID控制器，PID控制器输出对柴油机发电频率进行补偿，PID控制器的数学模型满足方程，其中是比例控制器增益，是积分控制增益，是微分控制器增益。2012103368730100001dest_path_image001.jpg,852131dest_path_image002.jpg,2012103368730100001dest_path_image003.jpg,480559dest_path_image004.jpg,2012103368730100001dest_path_image005.jpg,844544dest_path_image006.jpg,2012103368730100001dest_path_image007.jpg,267435dest_path_image008.jpg,2012103368730100001dest_path_image009.jpg,713941dest_path_image010.jpg,2012103368730100001dest_path_image011.jpg,146060dest_path_image012.jpg,2012103368730100001dest_path_image013.jpg,98972dest_path_image014.jpg,2012103368730100001dest_path_image015.jpg,958344dest_path_image016.jpg,2012103368730100001dest_path_image017.jpg,629497dest_path_image016.jpg,802989dest_path_image018.jpg,2012103368730100001dest_path_image019.jpg,875987dest_path_image020.jpg,dest_path_image021.jpg,906260dest_path_image022.jpg,dest_path_image023.jpg,64709dest_path_image024.jpg,dest_path_image025.jpg,841560dest_path_image026.jpg,dest_path_image027.jpg,769064dest_path_image028.jpg,dest_path_image029.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：米阳，田越，王利民，韩云昊，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：
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