一种基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法，其特征在于：微电网在并网前各并列运行的逆变电源均采用下垂控制策略，采用下垂控制策略的逆变电源是采用对等控制的运行模式，微电网与工频电网间使用静态开关作为并网合闸开关，微电网并网控制方法是：测量并计算微电网与工频电网间公共耦合点两侧的电压幅值差和频率差；加入储能单元进行调节以满足电压幅值和频率约束条件；测量公共耦合点两侧的电压相角，调节储能单元使电压相角差满足电压相角约束条件；当满足所有约束条件时闭合并网开关；开关闭合后切换储能单元的逆变器控制策略完成并网的全部过程。本发明专利技术方法能够减小并网时所带来的冲击，使微电网平滑并入工频电网。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及逆变器控制和并网领域，具体为一种控制储能单元中的逆变器实现微电网并网的方法。
技术介绍
传统的电力系统中，并网条件是等待并网的电网和工频电网在公共耦合点两端满足电压幅值差值、电压相角差值、频率差值均小于一定范围，保证合闸时无过大冲击电流，在并网合闸后，能够使待并电网迅速进入同步运行。但是微电网中包含有大量的逆变电源和电力电子装置，致使微电网的惯性较弱，微电网的抗扰动能力弱，在满足上述要求时并 网，电压和功率可能会大幅震荡，甚至导致微电网的崩溃。所以在微电网并网的过程中需要采取一定的措施来保证系统平滑并网。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法，以期减小并网时所带来的冲击，达到微电网平滑并入工频电网的目的。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为本专利技术基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法的特点是所述微电网在并网前各并列运行的逆变电源均采用下垂控制策略，所述采用下垂控制策略的逆变电源是采用对等控制的运行模式，所述微电网与工频电网间使用静态开关作为并网合闸开关，所述微电网并网控制方法按如下步骤进行步骤I、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压幅值和频率，计算微电网与工频电网之间的电压幅值差和频率差，设置微电网的并网约束条件一为①电压幅值约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的电压幅值差值处在设定的范围内；②频率约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的频率差值处在设定的范围内；步骤2、在预并网的微电网公共交流母线上加入一个可以实现电压频率恢复控制功能的储能单元；所述储能单元中逆变器按如下方式进行控制①当所述电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件时，储能单元执行原有的PQ控制策略；②当所述电压幅值差和频率差不满足并网约束条件一中电压幅值约束条件或频率约束条件时，启动所述储能单元的电压频率恢复功能，由所述储能单元对所述微电网系统进行有功功率和无功功率补偿，调节微电网的电压幅值和频率，使电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件；步骤3、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压相角并计算电压相角差，设置微电网并网约束条件二为并网时，频率高的电压向量超前于频率低的电压向量，并且微电网与工频电网在公共耦合点处的电压相角差值处在设定范围内，所述约束条件二为电压相角约束条件；在保证所述频率差满足所述频率约束条件的基础上，根据所述电压相角差，调节所述储能单元对所述微电网输出的有功功率，使所述电压相角差满足并网约束条件二 ；步骤4、当同时满足并网约束条件一和并网约束条件二时，闭合预并网微电网的并网开关；步骤5、将所述储能单元中逆变器的控制策略转换为PQ控制策略，完成整个的并网过程。 与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在本专利技术针对微电网中含有大量的逆变电源和电力电子装置、惯性较弱的特点，提出一种基于储能单元中逆变器的并网控制方法，在微电网的共交流母线上加入一个可以实现电压频率恢复控制功能的储能单元，通过控制储能单元可以调整微电网电压与频率，以保证微电网系统电压幅值和频率满足合闸要求。在合闸要求上增加电压相角约束条件，通过微电网合闸约束条件进行合闸与传统电力系统合闸约束条件进行合闸比，系统出现的电压和频率波动减小。微电网系统中包含有调频调压的储能单元，在微电网与电网合闸后，储能单元无需再承担调频调压的功能，其逆变器控制模式将转换为纯功率控制。最终实现微电网平滑并网的目的，降低微电网并网时的波动。附图说明图I为本专利技术的微电网预并网时各逆变电源的下垂控制器结构示意图。图2为本专利技术中涉及的具有电压频率恢复功能的储能单元逆变器控制结构示意图。图3为本专利技术并网可行性区域分析图。图4为本专利技术实例所涉及的微电网系统结构。具体实施例方式本实施例基于储能单元中逆变器的微电网并网控制的方法是微电网在并网前各并列运行的逆变电源均采用下垂控制策略，采用下垂控制策略的逆变电源是采用对等控制的运行模式，微电网系统采用对等控制的运行模式是指微电网系统中的各逆变电源在地位上是同等的；各逆变电源根据输出能力向负荷供电，输出能力具体是其下垂控制中的下垂增益系数。下垂控制如式(I)和(2):ω = ω *_kp (P_P*) (I)E=E*-kq(Q-Q*) (2)式(I)和式(2)中，P'Q*为有功功率和无功功率参考值；P、Q为实际逆变电源的有功功率和无功功率输出值；ω' E*为运行在有功功率和无功功率参考值点时逆变电源的角频率和电压幅值；ω、Ε为实际逆变电源的角频率和电压幅值；kp、kq分别为有功下垂系数和无功下垂系数。下垂控制策略控制如图I所示，图I中，逆变电源的下垂控制分为两部分有功-频率下垂控制部分和无功-电压下垂控制部分。当微电网采用对等控制模式，各逆变电源采用下垂控制时，即可根据各逆变电源的下垂控制系数进行功率的合理分配。微电网与工频电网间使用静态开关作为并网合闸开关，微电网并网控制方法按如下步骤进行步骤I、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压幅值和频率，计算微电网与工频电网之间的电压幅值差和频率差，设置微电网的并网约束条件一为①电压幅值约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的电压幅值差值处在设定的范围内；②频率约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的频率差值处在设定的范围内； 步骤2、在预并网的微电网公共交流母线上加入一个可以实现电压频率恢复控制功能的储能单元；引入的储能单元的逆变器控制结构如图2所示；储能单元可以工作在两种方式当开关m和开关η均指向I时储能单元为PQ控制方式，当开关m和开关η均指向2时储能单元为电压频率恢复控制方式。储能单元中逆变器按如下方式进行控制①当电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件时，此时图2中开关m和开关η同时指向1，有功功率偏差量ΛΡ和无功功率偏差量AQ均为0，储能单元执行原有的PQ控制策略，即根据设定的有功功率值和无功功率值控制储能单元进行功率输出。将设定的有功功率值Psrt和无功功率值Qsrt与有功功率的实际值P和无功功率的实际值Q相比较，经PI调节后分别得到内环电流d轴的参考值/$和q轴参考值 ，分别与d轴电流的实际值id和q轴电流的实际值i,比较，经PI调节后得到Usd和IV再经过坐标变换，由两相同步旋转坐标系转换为三相静止坐标系下的调制波usa、usb, usc,经过正弦脉宽调制即得到逆变桥的驱动信号。②当所述电压幅值差和频率差不满足并网约束条件一中电压幅值约束条件或频率约束条件时，启动所述储能单元的电压频率恢复功能，此时图2中开关m开关η同时指向2，由所述储能单元对所述微电网系统进行有功功率和无功功率补偿，以调节微电网的电压幅值和频率，使电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件；在电压频率恢复控制方式下，采用典型的三环控结构，即参考电压/频率外环、有功/无功中环和电流内环。控制模块采用具体方式是首先检测公共耦合点微电网侧电压的实际值Um和频率fm与给定的电压U*和频率f*相比较并经PI调节后，产生有功、无功的偏差值，将其与有功、无功的设定量Psrt和Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法，其特征在于：所述微电网在并网前各并列运行的逆变电源均采用下垂控制策略，所述采用下垂控制策略的逆变电源是采用对等控制的运行模式，所述微电网与工频电网间使用静态开关作为并网合闸开关，所述微电网并网控制方法按如下步骤进行：步骤1、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压幅值和频率，计算微电网与工频电网之间的电压幅值差和频率差，设置微电网的并网约束条件一为：①电压幅值约束条件：并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的电压幅值差值处在设定的范围内；②频率约束条件：并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的频率差值处在设定的范围内；步骤2、在预并网的微电网公共交流母线上加入一个可以实现电压频率恢复控制功能的储能单元；所述储能单元中逆变器按如下方式进行控制：①当所述电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件时，储能单元执行原有的PQ控制策略；②当所述电压幅值差和频率差不满足并网约束条件一中电压幅值约束条件或频率约束条件时，启动所述储能单元的电压频率恢复功能，由所述储能单元对所述微电网系统进行有功功率和无功功率补偿，调节微电网的电压幅值和频率，使电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件；步骤3、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压相角并计算电压相角差，设置微电网并网约束条件二为：并网时，频率高的电压向量超前于频率低的电压向量，并且微电网与工频电网在公共耦合点处的电压相角差值处在设定范围内，所述约束条件二为电压相角约束条件；在保证所述频率差满足所述频率约束条件的基础上，根据所述电压相角差，调节所述储能单元对所述微电网输出的有功功率，使所述电压相角差满足并网约束条件二；步骤4、当同时满足并网约束条件一和并网约束条件二时，闭合预并网微电网的并网开关；步骤5、将所述储能单元中逆变器的控制策略转换为PQ控制策略，完成整个的并网过程。...

【技术特征摘要】
1.一种基于储能单元中逆变器的微电网并网控制方法，其特征在于所述微电网在并网前各并列运行的逆变电源均采用下垂控制策略，所述采用下垂控制策略的逆变电源是采用对等控制的运行模式，所述微电网与工频电网间使用静态开关作为并网合闸开关，所述微电网并网控制方法按如下步骤进行 步骤I、测量微电网与工频电网之间公共耦合点两侧的电压幅值和频率，计算微电网与工频电网之间的电压幅值差和频率差，设置微电网的并网约束条件一为 ①电压幅值约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的电压幅值差值处在设定的范围内； ②频率约束条件并网时，微电网与工频电网在公共耦合点两侧的频率差值处在设定的范围内； 步骤2、在预并网的微电网公共交流母线上加入一个可以实现电压频率恢复控制功能的储能单元；所述储能单元中逆变器按如下方式进行控制 ①当所述电压幅值差和频率差满足并网约束条件一中电压幅值约束条件和频率约束条件时，储能单元执行原有的PQ控制策略； ②当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红斌，陈俊飞，丁明，汤雪鹏，程慧敏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：