微电网稳定控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种微电网稳定控制器，包括双向逆变电路、控制电路和用于采集双向逆变电路直流侧和交流侧电信号的信号采集电路，控制电路设有微处理器，微处理器经PWM驱动控制电路连接双向逆变电路，在进行孤网/并网双模式相互切换时，先在当前运行模式下对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率中的一种或多种进行跟踪矫正，达到要求后再切换到另一种运行模式。本发明专利技术作为微电网储能设备的专用控制器，能够实现储能设备到微电网的即插即用，可实现孤网、并网间平滑切换，解决了并网状态转孤网时的供电间断问题，为微电网在各种稳态和暂态运行提供保证。

【技术实现步骤摘要】
微电网稳定控制器
本专利技术属于微电网稳定控制
，具体涉及一种专用于将储能设备接入微电网并能控制储能设备适应微电网各种运行状态的控制装置。
技术介绍
微电网能够稳定运行是微电网安全、可靠运行并发挥效益的前提。微电网要做到并网并得上，孤网稳得住，隔离足够快，无缝切换，真正实现微电网的即插即用，才能充分发挥其效益。由于微电网分布式发电电源普遍存在过载能力低、惯性小或无惯性的特点，以及微电网内负载存在突变等问题，容易造成微电网系统振荡甚至崩溃，严重制约着微电网的发展和应用。为了改善这种情况，目前的微电网结构中通常用储能设备来维持系统暂态的稳定，在必要时为微电网提供电压和频率支撑，但目前还没有仅以储能设备为控制对象的、能够满足微电网在各种运行模式下稳定运行要求的成熟控制方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种微电网稳定控制器，该控制器以储能设备为控制对象，按照设定的控制方式，可满足微电网孤网、并网稳定运行，孤网转并网以及并网转孤网的平滑切换要求。本专利技术的技术方案是: 一种微电网稳定控制器，包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号的信号采集电路，所述控制电路包括用于数据处理的微处理器，所述微处理器通过PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路，当微电网孤网运行时，所述微处理器执行V-f控制方式，以连接于所述双向逆变电路直流侧的所述储能设备为微电网中的微电源提供电压源支持，并根据微电源出力和负载变化提供功率支持，具体工作方式为:(1)当所述微电源输出功率等于负载所需功率时，所述储能设备的输出近似为零，负载所需功率完全由所述微电源供给；(2)当所述微电源输出功率大于负载所需功率时，控制所述储能设备充电，吸收所述微电源满足负载后的多余功率；(3)当所述微电源的输出功率小于负载所需功率时，控制所述储能设备放电，补充所述微电源输出功率的不足部分。工作方式(I)下，所述双向逆变电路的调制比ma维持不变；工作方式(2)下，所述双向逆变电路的调制比ma随着持续充电过程直流电压升高而减小；工作方式(3)下，所述双向逆变电路调制比ma随着持续放电直流电压下降而增大。所述微电源以所述双向逆变电路的电压和频率输出作为参考。所述双向逆变电路优选包括依次电连接的直流主电路、三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路，所述PWM驱动控制电路连接所述三相桥式逆变电路。V-f控制时，优选对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[n]，依据所述正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替v-f控制所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数nf，以正弦表数组元素总数η和nf的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。在微电网并网运行时，所述微处理器执行PQ解耦控制方式，快速地跟踪功率变化，同时单独控制双向逆变电路交流侧有功功率或者无功功率的变化，具体可以是:先将无功功率调到零，再单独控制有功功率，平抑微电源功率波动，使微电网与公共电网间交换功率可控，具体工作方式为:(1)当微电源输出功率与负载消耗功率的差值正向波动时，控制所述储能设备充电，吸收多余的功率；(2)当微电源输出功率与负载消耗功率的差值负向波动时，控制所述储能设备放电，满足负载功率缺额。PQ解耦控制时，优选对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[m]，依据该正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替PQ解耦控制中电压前馈部分所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数mf，以正弦表数组元素总数m和mf的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。所述控制电路还设有用于接收上级控制指令的通讯接口电路和用于输入输出开关量控制信号的开关量输入/输出接口电路，所述通讯接口电路和开关量输入/输出接口电路与所述微处理器双向通信连接。通过开关量输入接口电路可以获知PCC开关以及微电网内保护开关的开关状态，开关状态的识别是判断是否能切换至某个运行模式的条件之一在进行孤网/并网双模式相互切换时，先在当前运行模式下对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率中的一种或多种进行跟踪矫正，达到要求后再切换到另一种运行模式。孤网/并网双模式切换具体可以采用如下步骤:在微电网由孤网模式向并网模式切换时，孤网时采用V-f控制方式对并网模式下的电压、相位进行跟踪，并网后，将控制方式转为PQ解耦控制方式； 在微电网由并网模式向孤网模式切换时，分为计划性和非计划性两种:(1)计划性并网:并网前通过投切负载或者限制微电源出力，将微电网和公共电网的交换功率调整为零，并网后，将控制方式转到V-f控制方式；(2)非计划性并网:控制方式直接转为V-f控制方式，切换过程中如果所述交换功率在储能设备的容量允许范围内，控制所述储能设备输出或者吸收功率，如果所述交换功率超出储能设备的容量允许范围，快速切除负载或者限制微电源出力。对于前述任一控制方法，若所述储能设备的SOC达不到最小设定的阈值要求，先采用恒定大电流对所述储能设备强制充电，当SOC达到设定阈值之后，再改用恒压小电流对所述储能设备充电。本专利技术的有益效果为:在孤网和并网运行模式下进行脉宽调制过程中，采用正弦表数组作为参考调整波，为孤网、并网间相互切换建立了切换纽带，使得储能设备在任意一种模式下运行时对另一种运行模式的电压和频率等相关量进行跟踪矫正成为可能，为无缝平滑切换创造了条件。由于找到了并网和孤网间切换的纽带，还很好地解决了微电网从并网状态转换成孤网状态时带来的供电间断问题，使用户可以在微电网其他电源故障(含电网停电)的情况下为负载提供无缝的、稳定的电源。【附图说明】图1是本专利技术的结构框图； 图2是本专利技术的控制电路的原理框图； 图3是本专利技术的一个实施例的系统拓扑图； 图4是本专利技术的双向逆变电路工作在有源逆变状态图； 图5是本专利技术的双向逆变电路工作在有源整流状态图； 图6是本专利技术的双向逆变电路四象限运行图； 图7是本专利技术的控制程序流程图； 图8是本专利技术的孤网模式下V-f控制原理框图； 图9是本专利技术的并网模式下基于正弦表参考的PQ解耦控制原理框图。【具体实施方式】本专利技术提供了一种微电网稳定控制器(简称为稳定控制器)，用于将储能设备接入微电网，并用于微电网孤网、并网运行模式下以及孤网转并网、并网转孤网过程中的储能设备的控制。在硬件结构上，如图1所示，所述稳定控制器包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流测电信号的信号采集电路。所述控制电路包括用于数据处理的微处理器(即DSP)，所述微处理器经PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路并向其输出PWM驱动控制信号，使其工作在有源逆变或有源整流状态。所述信号采集电路的输入端连接所述双向逆变电路，输出端经A/D转换电路接入所述微处理器。所述双向逆变电路直流侧用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网稳定控制器，其特征在于包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号的信号采集电路，所述控制电路包括用于数据处理的微处理器，所述微处理器通过PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路，当微电网孤网运行时，所述微处理器执行V?f控制方式，以连接于所述双向逆变电路直流侧的储能设备为微电网中的微电源提供电压源支持，并根据微电源出力和负载变化提供功率支持，具体工作方式为：（1）当所述微电源输出功率等于负载所需功率时，所述储能设备的输出近似为零，负载所需功率完全由所述微电源供给；（2）当所述微电源输出功率大于负载所需功率时，控制所述储能设备充电，吸收所述微电源满足负载后的多余功率；（3）当所述微电源的输出功率小于负载所需功率时，控制所述储能设备放电，补充所述微电源输出功率的不足部分。

【技术特征摘要】
1.一种微电网稳定控制器，其特征在于包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号的信号采集电路，所述控制电路包括用于数据处理的微处理器，所述微处理器通过PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路，当微电网孤网运行时，所述微处理器执行V-f控制方式，以连接于所述双向逆变电路直流侧的储能设备为微电网中的微电源提供电压源支持，并根据微电源出力和负载变化提供功率支持，具体工作方式为:(1)当所述微电源输出功率等于负载所需功率时，所述储能设备的输出近似为零，负载所需功率完全由所述微电源供给；(2)当所述微电源输出功率大于负载所需功率时，控制所述储能设备充电，吸收所述微电源满足负载后的多余功率；(3)当所述微电源的输出功率小于负载所需功率时，控制所述储能设备放电，补充所述微电源输出功率的不足部分。2.如权利要求1所述的微电网稳定控制器，其特征在于所述微电源以所述双向逆变电路的电压和频率输出作为参考，工作方式(I)下，所述双向逆变电路的调制比ma维持不变；工作方式(2)下，所述双向逆变电路的调制比ma随着持续充电过程直流电压升高而减小；工作方式(3)下，所述双向逆变电路调制比ma随着持续放电直流电压下降而增大。3.如权利要求2所述的微电网稳定控制器，其特征在于所述双向逆变电路包括依次电连接的直流主电路、三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路，所述PWM驱动控制电路连接所述三相桥式逆变电路。4.如权利要求 3所述的微电网稳定控制器，其特征在于V-f控制时，对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin [η],依据所述正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替V-f控制所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数nf，以正弦表数组元素总数η和nf的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。5.如权利要求1、2、3或4所述的微电网稳定控制器，其特征在于当微电网并网运行时，所述微处理器执行PQ解耦控制方式，先将无功功率调到零，再单独控制有功功率，平抑微电源功率波动，使微电网与公共电网间交换功率可...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔启翔，赵庆苓，刘贵程，袁增贵，
申请(专利权)人：北京北变微电网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：