本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器改進(jìn)下垂控制方法，包括：當(dāng)微電網(wǎng)以孤島模式運行時，機(jī)側(cè)變換器完成電機(jī)電壓控制，網(wǎng)側(cè)變換器通過計算輸出的有功功率和無功功率以及直流母線電壓的變化，動態(tài)平移網(wǎng)側(cè)變換器的下垂特性曲線來調(diào)節(jié)裝置輸出的頻率及電壓幅值，根據(jù)平移后的曲線計算獲取網(wǎng)側(cè)變換器有功電流電流環(huán)的指令值和無功電流環(huán)指令值，同時根據(jù)坐標(biāo)變換獲取有功電流環(huán)和無功電流環(huán)的反饋值，計算得到輸出電壓參考指令，控制網(wǎng)側(cè)變換器的工作。該方法通過修改網(wǎng)側(cè)變換器的控制方法可實現(xiàn)用戶端端電壓的調(diào)整，滿足輸出電壓要求。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微型電網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)孤島運行狀態(tài)下永磁同步發(fā) 電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器改進(jìn)下垂控制方法。
技術(shù)介紹
微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，它利用現(xiàn)代電力電子 技術(shù)將風(fēng)電、光伏、燃料電池和儲能設(shè)備等并在一起，直接與用戶側(cè)相連，可以與外部電網(wǎng) 連接并網(wǎng)運行，也可以與外部電網(wǎng)斷開孤島運行。當(dāng)微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)斷開運行于孤島模 式時，要求微電網(wǎng)系統(tǒng)能為維持輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。微電網(wǎng)孤島模式運行時，當(dāng)微電網(wǎng) 中的供電負(fù)荷增大時，線路的損耗增加，用戶端電壓下降，導(dǎo)致供電電壓質(zhì)量降低，為了保 證微電網(wǎng)供電電壓的質(zhì)量，需要采取一定的措施解決此問題。 根據(jù)傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的控制思路，通常選擇在系統(tǒng)中增加動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，通過 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置來調(diào)節(jié)微電網(wǎng)系統(tǒng)的無功電流，提升電網(wǎng)電壓幅值同時抑制電網(wǎng)電壓的 波動，達(dá)到提高供電電壓的質(zhì)量和增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性的目的，但是此種方案需要增加新的 裝置，會給微電網(wǎng)系統(tǒng)帶來額外的成本。 通過分析可知，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)中用戶端電壓出現(xiàn)降低時，可以采用合理調(diào)整微電 網(wǎng)中發(fā)電單元的的負(fù)荷分配來提升用戶端電壓。根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)可知，可以利 用微電網(wǎng)中的電力電子裝置模擬傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的頻率和電壓調(diào)節(jié)特性來實現(xiàn)，采用下垂控制 策略即可實現(xiàn)上述要求。 因風(fēng)能具有不確定的特點，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率由風(fēng)能決定，微電網(wǎng)孤島運行 時機(jī)側(cè)變換器發(fā)出的功率和網(wǎng)側(cè)變換器的輸出功率有可能不相等，因此需要微電網(wǎng)中的儲 能單元來協(xié)調(diào)控制完成系統(tǒng)的功率平衡，為了完成與儲能單元的協(xié)調(diào)控制，在下垂控制基 礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的平移下垂特性曲線的控制策略，調(diào)節(jié)風(fēng)電變換器的下垂控制輸出功率，提 高了微電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了解決上述微電網(wǎng)中存在的電壓降低和電壓波動問題，提出 了一種永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)改進(jìn)下垂控制方法，根據(jù)功率不平衡變化情況，通過調(diào)整輸 出頻率值動態(tài)平移網(wǎng)側(cè)變換器的下垂特性曲線，調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變換器輸出功率，補(bǔ)償功率差額， 保證系統(tǒng)的功率平衡。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)孤島模式運行時，系統(tǒng)功率平衡協(xié)調(diào)和用戶 端供電電壓質(zhì)量保證。 為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案： -種永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)下垂控制方法，包括： 當(dāng)微電網(wǎng)以孤島模式運行時，永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器采用下垂控制方式， 同時機(jī)側(cè)變換器完成直流母線電壓值和電機(jī)定子電壓控制，網(wǎng)側(cè)變換器通過采樣獲取直流 母線電壓值、交流電網(wǎng)電壓值和電網(wǎng)電流值；根據(jù)直流母線電壓的變化范圍調(diào)整下垂控制 策略，通過下垂控制輸出電壓參考值指令和輸出頻率指令，根據(jù)獲取的電壓參考值指令得 到dq坐標(biāo)系下輸出電壓參考值，根據(jù)輸出電壓參考值與dq坐標(biāo)系下的實際電壓，計算得到 有功電流電流環(huán)的指令值和無功電流環(huán)指令值； 將采集到的交流電網(wǎng)電流值根據(jù)坐標(biāo)變換獲得有功電流環(huán)和無功電流環(huán)的反饋 值，分別根據(jù)有功電流電流環(huán)和無功電流環(huán)的指令值和反饋值，計算輸出電壓指令，經(jīng)過坐 標(biāo)變換最終得到輸出電壓控制網(wǎng)側(cè)變換器的工作。 根據(jù)交流電網(wǎng)電壓值和交流電網(wǎng)電流值獲取永磁同步發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率P 和無功功率Q ;將所述有功功率P和無功功率Q經(jīng)過低通濾波處理，獲取功率的平均值； 根據(jù)直流母線電壓波動值獲取頻率調(diào)整值，根據(jù)頻率調(diào)整值和下垂控制原理計算 得到輸出電壓參考值指令和輸出頻率指令。 所述獲取永磁同步發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率P和無功功率Q的方法為： 將采樣得到的交流電網(wǎng)電壓值和電網(wǎng)電流值經(jīng)過Clarke變換和park變換，得到 dq坐標(biāo)系下的電壓電流值，根據(jù)得到的電壓電流值計算有功功率值和無功功率值。 根據(jù)直流母線電壓波動值獲取頻率調(diào)整值的具體方法為： 假設(shè)A為直流母線電壓允許波動值，B為直流母線電壓極限設(shè)定值； 當(dāng)I ud"rf-ud。I < A時，系統(tǒng)功率平衡，頻率調(diào)整值為0 ; 當(dāng)Iud^f-Uj >A時，采用P控制器，比例環(huán)節(jié)切入控制，將下垂特性曲線小幅度 平移，調(diào)節(jié)輸出功率，保持功率平衡，頻率調(diào)整值為P控制器輸出值； 當(dāng)Iud^f-Uj >B時，采用PI控制器，比例積分環(huán)節(jié)同時發(fā)揮作用，此時頻率調(diào)整 值為PI調(diào)節(jié)器輸出值，此時根據(jù)頻率調(diào)整值大幅平移下垂特性曲線，調(diào)節(jié)功率平衡，促使 直流電壓恢復(fù)至參考值； 式中Utorf為直流母線電壓直流參考值，u d。為直流母線電壓實際值； 當(dāng)直流電壓逐漸接近參考值，偏差小于a時，a為設(shè)定的常數(shù)值；比例積分環(huán)節(jié)輸 入變?yōu)椹?輸出不變，下垂特性曲線平移至新的位置，循環(huán)工作。 所述輸出電壓參考值指令和輸出頻率指令分別為： 其中，為輸出頻率指令值，ω。為空載角頻率，kp為有功功率下垂系數(shù)，P為變 流器輸出有功功率，ω ud。為直流電壓模塊計算輸出的頻率調(diào)整值，IT為輸出電壓指令值，U。 為空載運行電壓，h為無功功率下垂系數(shù)，Q為變流器輸出無功功率。 根據(jù)獲取的電壓參考值指令得到dq坐標(biāo)系下輸出電壓參考值，將d軸的電壓參考 值與實際d軸電壓值相減，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后獲取d軸電流環(huán)指令值；將q軸的電壓參考值 與實際q軸電壓值相減，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后獲取q軸電流環(huán)指令值。 d軸的輸出電壓參考值為計算獲取的輸出電壓指令值If ;q軸的輸出電壓參考值 為零。 將采集到的交流電網(wǎng)電流值根據(jù)坐標(biāo)變換獲得的有功電流環(huán)和無功電流環(huán)的反 饋值，得到輸出電壓指令，具體方法為： 將通過變換獲取的有功電流值與有功電流的指令值相減，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后獲取d 軸輸出電壓指令； 將通過變換獲取的無功電流值與無功電流的指令值相減，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后獲取q 軸輸出電壓指令。 將獲取的輸出電壓指令進(jìn)行計算，經(jīng)過ipark變換后將得到的電壓指令送入 SVPffM計算模塊，得到控制網(wǎng)側(cè)變換器工作的輸出電壓。 本專利技術(shù)的有益效果是： 本專利技術(shù)微電網(wǎng)系統(tǒng)不需要增加額外的硬件，易于實現(xiàn)且簡單有效。微電網(wǎng)系統(tǒng)孤 島運行狀態(tài)下，通過對永磁同步發(fā)電機(jī)組的網(wǎng)側(cè)控制方案調(diào)整，網(wǎng)側(cè)變換器采用改進(jìn)的下 垂控制策略，有效改善微電網(wǎng)孤島運行狀態(tài)時供電電壓的質(zhì)量。 當(dāng)微電網(wǎng)以孤島模式運行時，永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器采用改進(jìn)的下垂控 制，在完成永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)控制的同時，控制系統(tǒng)的功率保持平衡，并能夠提升供電 端交流電壓，采用此方法可以有效的提升孤島狀態(tài)下用戶端電壓供電質(zhì)量，提升了微電網(wǎng) 系統(tǒng)供電電壓的質(zhì)量和穩(wěn)定性。【附圖說明】 圖1是本專利技術(shù)永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器采用改進(jìn)下垂控制策略原理框圖； 圖2是本專利技術(shù)永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器采用改進(jìn)下垂控制策略方法流程圖。【具體實施方式】： 下面結(jié)合附圖與實施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明： -種微電網(wǎng)孤島運行狀態(tài)下永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)改進(jìn)下垂控制方法，包括： 微電網(wǎng)以孤島模式運行時，永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器網(wǎng)側(cè)變換器采用改進(jìn)的 下垂控制方案，機(jī)側(cè)變換器完成電機(jī)電壓控制，網(wǎng)側(cè)變換器通過直流母線電壓值和下垂控 制方法獲取網(wǎng)側(cè)變換器有功電流電流環(huán)的指令值和無功電流環(huán)指令值；根據(jù)經(jīng)坐標(biāo)變換獲 得的有功電流環(huán)和無功電流環(huán)的反饋值，得到輸出電壓參考指令，最終得到輸出電壓控制 網(wǎng)側(cè)變換器的工作。 改進(jìn)的平移下垂特性曲線控制方案為：根據(jù)功率不平衡變化情況，通過調(diào)整輸出 頻率值動態(tài)平移網(wǎng)側(cè)變換器的下垂特性曲線，調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變換器輸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器改進(jìn)下垂控制方法，其特征是，包括：當(dāng)微電網(wǎng)以孤島模式運行時，永磁同步發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器采用下垂控制方式，同時機(jī)側(cè)變換器完成直流母線電壓值和電機(jī)定子電壓控制，網(wǎng)側(cè)變換器通過采樣獲取直流母線電壓值、交流電網(wǎng)電壓值和電網(wǎng)電流值；根據(jù)直流母線電壓的變化范圍調(diào)整下垂控制策略，通過下垂控制輸出電壓參考值指令和輸出頻率指令，根據(jù)獲取的電壓參考值指令得到dq坐標(biāo)系下輸出電壓參考值，根據(jù)輸出電壓參考值與dq坐標(biāo)系下的實際電壓，計算得到有功電流電流環(huán)的指令值和無功電流環(huán)指令值；將采集到的交流電網(wǎng)電流值根據(jù)坐標(biāo)變換獲得有功電流環(huán)和無功電流環(huán)的反饋值，分別根據(jù)有功電流電流環(huán)和無功電流環(huán)的指令值和反饋值，計算輸出電壓指令，經(jīng)過坐標(biāo)變換最終得到輸出電壓控制網(wǎng)側(cè)變換器的工作。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：辛征，郜亞秋，張海龍，張黎，
申請(專利權(quán))人：山東建筑大學(xué)，山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
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