适用于配网的风光一体化自平衡控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，其包括步骤：测量各风光一体化模块的交流电压、交流电流、直流电压和光伏电压；分别对各风光一体化模块进行有功控制和无功控制得到udg和uqg；根据得到的udg和uqg进而得到三相逆变控制量uag、ubg、ucg；根据与各风光一体化模块对应的三相逆变控制量uag、ubg、ucg对各风光一体化模块中的并网逆变单元进行控制。相应地，本发明还公开了一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统。
【专利说明】适用于配网的风光一体化自平衡控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种风光一体化的控制方法及系统，尤其设及一种风光一体化的自平 衡控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 合理、迅速地发展可再生能源，是解决我国能源短缺、环境污染问题的根本途径。 分布式发电是W资源能源最大化，能源利用效率最优化为目标的新型能源系统，具有良好 的环境效益，具有投资少、占地小、建设周期短、节能、环保等特点，其高峰期供电比集中供 电更经济、有效，故分布式发电可作为我国集中供电的有益补充。分布式发电可作为备用 电源为高峰负荷提供电力，提高供电可靠性；可为边远地区用户、商业区和居民供电；可作 为本地电源节省输变电的建设成本和投资、改善能源结构、促进电力能源可持续发展；可根 据用户需求，在电力系统实际应用中提供多种服务，包括备用发电、削峰容量、基荷发电或 者作为热电联产装置同时满足区域热和电负荷需求，W及无功支持、电压支持、自动发电控 审IJ、黑启动和旋转备用等辅助服务。
[0003] 分布式发电是指；为了满足特定用户的需要，在用户现场或靠近用电现场由用户 自行配置或独立发电商投资的较小容量的发电机组。它既可独立于公共网络直接对用户提 供电能，也可接入电网，与公共电网共同对用户提供电能。其具有W下特点：规模不大且分 布在负荷附近；满足一些特殊用户的需求、支持已有配网的经济运行；未经规划的或非中 央调度型的电力生产方式；能源利用效率较高或利用可再生能源发电等。
[0004] 分布式风电、光伏发电发展迅速，大规模分布式风电、光伏接入对配网造成一定的 冲击，为了平抑分布式发电的波动，风光一体化是较好的利用风能、太阳能发电的方式。但 是，众多风光一体化装置接入配网后，它们相互之间的控制存在差异、它们之间的状态量存 在差异时，会影响风光一体化装置接入配网的效益。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，该方法 能使得配网的各风光一体化模块自动实现状态量的一致性，从而合理利用各风光一体化模 块的效益，提高配网运行水平。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，该 系统可应用上述方法达到上述功能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提出了一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制方 法，其包括步骤：
[000引测量配网中的各风光一体化模块的交流电压Uab。、交流电流iab。，测量各风光一体 化模块的直流电压Ud。，测量各风光一体化模块的光伏电压UpY;;从交流电压U 3b。获得交流 电压的幅值和相位0 ;从交流电流iab。获得交流电流的有功幅值idg、无功幅值igg;由igg 和交流电压的幅值U^^得无功功率的测量值Q g;
[0009] 对各风光一体化模块进行有功控制和无功控制，其中：
[0010] 有功控制步骤包括；将直流电压给定值U*de与E a。(UpYi-Upw)相加得到的和与直 流电压测量值Ud。做差，该差值经过外环比例积分控制后输出第一输出值，将所述第一输出 值与idg做差，其差值经过内环比例积分控制输出第二输出值，将该第二输出值与交流电压 幅值相加，得到Udg;
[0011] 无功控制步骤包括；将无功功率的给定值Q*g与E a u(Ud-Uw.)相加得到的和与所 述无功功率的测量值Qg做差，该差值经过外环比例积分控制后输出第=输出值；将所述第 S输出值与iqg做差，其差值经过内环比例积分后输出U
[0012] 将上述步骤得到的Udg和U W进行dq/油C坐标变换，得到=相逆变控制量U W、Ubg、 Ucg;dq/油C坐标变换如下；
[001 引
【权利要求】
1. 一种适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，其特征在于，包括步骤： 测量各风光一体化模块的交流电压Uab。、交流电流iab。，测量各风光一体化模块的直流 电压Ud。，测量各风光一体化模块的光伏电压upv;;从交流电压uab。获得交流电压的幅值us 和相位0 ;从交流电流iab。获得交流电流的有功幅值idg、无功幅值iqg;由iqg和交流电压的 幅值\获得无功功率的测量值Qg; 对各风光一体化模块进行有功控制和无功控制，其中： 有功控制步骤包括：将直流电压给定值U:与2au(upvi-upvp相加得到的和与直流电 压测量值ud。做差，该差值经过外环比例积分控制后输出第一输出值，将所述第一输出值与 idg做差，其差值经过内环比例积分控制输出第二输出值，将该第二输出值与交流电压幅值 Us相加，得到udg; 无功控制步骤包括：将无功功率的给定值相加得到的和与所述无 功功率的测量值Qg做差，该差值经过外环比例积分控制后输出第三输出值；将所述第三输 出值与iq#差，其差值经过内环比例积分后输出uqg; 将上述步骤得到的udg和uqg进行dq/abc坐标变换，得到三相逆变控制量uag、ubg、ucg; dq/abc坐标变换如下：
根据与各风光一体化模块对应的三相逆变控制量1^、1^、11。8对各风光一体化模块中的 并网逆变单元进行控制； 其中，upvi、u_分别为对应第i个风光一体化模块和第j个风光一体化模块的所述光伏 电压upv的参量，usi、i^_分别为对应第i个风光一体化模块和第j个风光一体化模块的所述 交流电压的幅值\的参量，au表示第j个风光一体化模块传给第i个风光一体化模块的信 息所加的权重。
2. 如权利要求1所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，其特征在于，au 的确定方法为：以各风光一体化模块的直流电压测量值ud。与直流电压给定值U:的能量差 异之和最小为目标：
以上述能量差异总和最小为目标，根据约束条件，确定相应的权重系数a#
3. 如权利要求1所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，其特征在于，所 述内环比例积分控制的比例系数为1 <比例系数< 10,内环比例积分控制的积分系数为 〇. 1 <积分系数< 1。
4. 如权利要求1所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制方法，其特征在于，所 述外环比例积分控制的比例系数为0. 2 <比例系数< 1，外环比例积分控制的积分系数为 0. 01 <积分系数< 0. 1。
5. -种适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，包括若干个风光一 体化模块，各风光一体化模块均包括： 风力发电机，其将风能转化为电能输出； 整流单元，其直流输入端与风力发电机的输出端连接； 光伏电池，其将光能转化为电能输出； 直流升压单元，其与所述光伏电池的输出端连接，所述直流升压单元的直流输出端与 整流单元的直流输出端连接； 并网逆变单元，其直流母线与所述整流单元的直流输出端和直流升压单元的直流输出 端连接，并网逆变单元的交流输出端用于连接配网； 直流电压检测装置，其与整流单元的直流输出端连接，以检测直流电压ud。； 交流电流检测装置，其串接于所述并网逆变单元的交流输出端，以检测其输出的交流 电流iab。； 交流电压检测装置，其与所述并网逆变单元的交流输出端连接，以检测其输出的交流 电压uab。； 光伏电压检测装置，其与所述直流升压单元的输入端连接，以检测光伏电压upv; 控制器，其分别与所述直流电压检测装置、交流电流检测装置、交流电压检测装置和光 伏电压检测装置连接，所述控制器还与整流单元、风力发电机、直流升压单元和并网逆变单 元连接； 所述控制器对并网逆变单元进行有功控制和无功控制，其中在有功控制时：将直流电 压给定值U:与2a 相加得到的和与直流电压测量值ud。做差，该差值经过外环 比例积分控制后输出第一输出值，将所述第一输出值与根据iab。获得的交流电流的有功幅 值1#做差，其差值经过内环比例积分控制输出第二输出值，将该第二输出值与根据交流电 压uab。获得的交流电压的幅值us相加，得到udg;在无功控制时：将无功功率的给定值〇\与 2aij (usi-usj)相加得到的和与无功功率的测量值％做差，其差值经过外环比例积分控制后 输出第三输出值；将所述第三输出值与根据iab。获得的交流电流的无功幅值iqg做差，其差 值经过内环比例积分后输出uqg;所述控制器根据udg和uqg得到三相逆变控制量uag、Ubg、Uc;g; 所述控制器根据三相逆变控制量uag、ubg、Uc;g对并网逆变单元进行控制；其中，upvi、Uj^分别 为对应第i个风光一体化模块和第j个风光一体化模块的所述光伏电压upv的参量，usi、usj 分别为对应第i个风光一体化模块和第j个风光一体化模块的所述交流电压的幅值\的 参量，表示第j个风光一体化模块传给第i个风光一体化模块的信息所加的权重； 所述若干个风光一体化模块各自对应的各控制器相互之间通讯连接。
6. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述控制器包括数字信号处理器。
7. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述直流电压检测装置包括直流电压传感器。
8. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述交流电压检测装置包括交流电压互感器。
9. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述交流电流检测装置包括交流电流传感器。
10. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述光伏电压检测装置为光伏电压传感器。
11. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于， 所述内环比例积分控制的比例系数为1 <比例系数< 10,内环比例积分控制的积分系数为 〇. 1 <积分系数< 1。
12. 如权利要求5所述的适用于配网的风光一体化的自平衡控制系统，其特征在于，所 述外环比例积分控制的比例系数为0. 2 <比例系数< 1，外环比例积分控制的积分系数为 0. 01 <积分系数< 0. 1。
【文档编号】H02J3/38GK104485686SQ201410692586
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】刁慕檀, 李广林, 周海洋 申请人:上海载物能源科技有限公司