微电网电压摄动控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微电网技术领域，特别设及一种微电网电压摄动控制系统和方法。
【背景技术】
[0002] 近些年来，随着微电网的迅猛发展，W风力发电和太阳能发电形成的微电网逐步 成了新能源供电的主流。由于风力发电和光伏发电具有随机性、波动性和间歇性的特点，使 得风光发电形成的微电网中的电压经常出现频繁波动，造成电压摄动，从而严重影响了微 电网的电压稳定性。为了解决上述问题，在微电网中接入了大规模储能装置，W用来平抑微 电网内的电压和频率。通过大规模储能技术的引入，可W实时有效地改善间歇式电源运行 特性，提升微电网的调控能力，从而提高微电网运行的稳定性和可靠性，同时也增加了微电 网的并网能力。
[0003] 目前，W电化学储能为代表的新型储能技术已经从小容量、小规模发展为大容量 与规模化储能系统的研究和应用，通过对微电网中的风光储联合发电系统的研究，可W解 决大规模新能源并网的难题，依托风光储示范电站的储能系统，还可W开展包括联合发电 系统全景监控、运维技术等多项相关课题的研究。
[0004] 然而，如何充分利用大规模储能装置参与微电网电压的摄动控制，优化调度微电 网中的功率分配，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种微电网电压摄动控制系统，W解决现有技术中微电网中 电压频繁波动和无功功率难W优化分配的技术问题。该系统包括：
[0006] 储能单元、变换器单元、坐标变换和有功功率计算单元、功率控制器、电压控制器、 自适应限幅器、电流控制器、PWM(Pulse Wi化h Mo化lation，脉冲宽度调制）发生器；
[0007] 其中，所述储能单元，用于为微电网供电；
[0008] 所述变换器单元，与所述储能单元的输出端相连，用于调节所述储能单元的输出 电流至满足所述微电网的无功电流需求；
[0009] 所述坐标变换和有功功率计算单元，输入端与所述变换器单元的输出端相连，用 于将所述变换器单元输出的ABC坐标系上的变量转换至旋转坐标系dq上的变量，其中，所 述坐标变换和有功功率计算单元的输出端包括：有功电流反馈输出端、无功电流反馈输出 端和有功功率输出端；
[0010] 所述功率控制器，输入端与有功功率参考值相连，且与所述坐标变换和有功功率 计算单元的有功功率输出端相连，输出端包括：有功电流参考值输出端；
[0011] 所述电压控制器，输入端与微电网电压和微电网电压参考值相连，输出端包括：无 功电流参考值输出端；
[0012] 所述自适应限幅器，输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端和所述电 压控制器的无功电流参考值输出端相连，用于对所述功率控制器输出的有功电流参考值和 所述电压控制器输出的无功电流参考值进行限幅，输出有功参考电流和无功参考电流；
[0013] 所述电流控制器，输入端与所述自适应性限幅器的输出端相连，且与所述坐标变 换和有功功率计算单元的有功电流反馈输出端和无功电流反馈输出端相连，用于对微电网 的有功电流和无功电流进行调节，使有功电流和无功电流能够跟踪所述有功参考电流和无 功参考电流，所述电流控制器的输出端输出的是电压控制信号；
[0014] 所述PWM发生器，与所述电流控制器的输出端相连，用于对所述电压控制信号进 行PWM调制产生PWM波形，输入至所述变换器单元中。
[0015] 在一个实施例中，所述自适应限幅器包括：有功电流限幅电路、无功电流限幅电 路、第一平方处理电路、第二平方处理电路、累加电路、开平方处理电路、求最小值电路，其 中：
[0016] 所述有功电流限幅电路的输入端与所述功率控制器的有功电流参考值输出端相 连，所述有功电流限幅电路的输出端与所述求最小值电路的第一输入端相连；
[0017] 所述无功电流限幅电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相 连，所述无功电流限幅电路的输出端为所述自适应限幅器的无功参考电流输出端；
[0018] 所述第一平方处理电路的输入为所述变换器单元输出的参考电流限幅值，所述第 一平方处理电路的输出端与所述第一累加电路的正值输入端相连；
[0019] 所述第二平方处理电路的输入端与所述电压控制器的无功电流参考值输出端相 连，所述第二平方处理电路的输出端与所述累加电路的负值输入端相连；
[0020] 所述累加电路的输出端与所述开平方处理电路的输入端相连，所述开平方处理电 路的输出端与所述求最小值电路的第二输出端相连；
[0021] 所述求最小值电路的输出端为所述自适应限幅器的有功参考电流输出端。
[0022] 在一个实施例中，所述变换器单元包括：Ξ相变换器，用于将所述储能单元的能量 变换为微电网电压摄动时所需补偿的能量；
[0023] 滤波电抗，与所述Ξ相变换器相连，用于滤除所述储能单元中的直流功率转换为 微电网交流无功功率时产生的高次谐波。
[0024] 在一个实施例中，所述Ξ相变换器包括：用于在PWM控制下将直流电能变换为交 流电能。
[00巧]在一个实施例中，所述功率控制器中设置有第一 PI调节器，所述第一 PI调节器用 于将所述Ξ相变换器输出的有功功率所需补偿的功率设定值，输入到所述微电网中；
[00%] 所述电压控制器中设置有第二PI调节器，所述第二PI调节器用于将所述Ξ相变 换器输出的无功功率所需补偿的电压摄动设定值，输入到所述微电网中。
[0027] 在一个实施例中，所述PWM发生器还用于对主电路同一桥臂上的两路驱动信号进 行互锁、电气隔离和功率放大。
[0028] 在一个实施例中，所述功率控制器和所述电压控制器中设置有PI调节器，用于进 行PI调节。
[0029] 在一个实施例中，所述PWM发生器为SKYPER32型号的PWM发生器。
[0030] 本发明实施例还提供了一种微电网电压摄动控制方法，W解决现有技术中微电网 中电压频繁波动和无功功率难W优化分配的技术问题。该方法包括：
[0031] 检测变换器单元输出的Ξ相电流；
[0032] 将所述Ξ相电流转换为W微电网基波频率同步旋转的直流变量；
[0033] 获取功率控制器输出的有功电流参考值，和电压控制器输出的无功功率参考值；
[0034] 将所述直流变量与所述有功电流参考值和所述无功功率参考值进行比较，得到比 较结果；
[0035] 将所述比较结果经过自适应限幅器进行优化，最大限度地输出有功参考电流和无 功参考电流；
[0036] 通过电流控制器，对所述自适应限幅器最大限度输出的有功参考电流和无功参考 电流，进行控制得到两相电压控制信号；
[0037] 对所述两相电压控制信号进行PWM调制得到PWM波形，并将所述PWM波形输入所 述变换器单元中。
[0038] 在一个实施例中，将所述比较结果经过自适应限幅器进行优化，最大限度地输出 有功参考电流和无功参考电流，包括：
[0039] 按照W下限幅条件进行优化：
[0040]
[OOW 其中，表示有功参考电流限幅值，表示无功参考电流限幅值，自适应限 幅器最大限度输出的无功参考电流，i。表示微电网侧交流电流的额定值；
[0042] 最大限度地输出的有功参考电流和无功参考电流为：
W45] 其中，4表示功率控制器输出的有功电流参考值，表示电压控制器输出的无 功功率参考值。
[0046] 在一个实施例中，所述W微电网基波频率同步旋转的直流变量，包括：有功电流反 馈、无功电流反馈和有功功率。
[0047] 在一个实施例中，通过电流控制器对所述自适应限幅器最大限度输出的有功参考 电流和无功参考电流进行控制得到两相电压控制信号，包括：
[0048] 按照W下传递函数得到两相电压控制信号：
[0049]
[0050] 其中，Vd和V q表示两相电压控制信号，Κ康示PI控制器的比例系数，Κ康示PI控 制器的积分系数，id表示有功电流反馈，i q表示无功电流反馈，L表示电感的电感值，ω表 示微电网电压的角频率，Um表示微电网相电压的幅值，S表示复变量。
[0051] 在本发明实施例中，提供了一种微电网电压摄动控制系统，在微电网中电压出现 频繁波动时，通过检测微电网中的电压和电流，应用电压控制摄动装置，使得大规模储能单 元中的能量转换成稳定微电网中的无功电流，使暂态电压能够恢复到正常水平，同时通过 加入自适应限幅器，使微电网电压能够在大范围波动时，更快地稳定在正常水平，从而保证 了微电网的安全可靠运行，本发明解决了现有技术中微电网中电压频繁波动和无功功率难 W优化分配的技术问题，达到了有效抑制微电网的电压波动，保证电压稳定运行的技术效 果。
【附图说明】
[0052] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0053] 图1是本发明实施例的微电网电压摄动控制系统的结构示意图；
[0054] 图2是本发明实施例的变换器单元的电路图；
[0055] 图3是本发明实施例的自适应限幅器的电路图；
[0056] 图4是本发明实施例的自适应限幅器输出参考电流轨迹示意图；