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专利号: 2017106618637
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微网预同步并网控制系统,包括主电网,其特征在于它包括频率调节模块、SPLL锁相环模块、电压调节模块、相位生成模块、相位调节模块及PWM信号发生器模块;其中,所述频率调节模块的输入端与主电网连接,采集微网并网点处的有功功率及控制系统的有功功率的参考值信号,其输出端与相位生成模块的输入端连接;所述电压调节模块的输入端与主电网连接,采集微网并网点处的无功功率及控制系统的无功功率的参考值信号,其输出端与PWM信号发生器模块的输入端连接;所述SPLL锁相环模块的输入端与主电网连接,采集主电网的电压信号、频率信号和相位信号,其输出端分别连接相位生成模块、相位调节模块及PWM信号发生器模块的输入端;所述相位生成模块的输出端分别连接相位调节模块及PWM信号发生器模块的输入端;所述相位调节模块的输出端连接PWM信号发生器模块的输入端;所述PWM信号发生器模块的输出端输出PWM信号控制并网处电力电子开关的通断。

2.根据权利要求1所述一种微网预同步并网控制系统,其特征在于所述频率调节模块是由比例放大器I、积分调节器I、控制开关K1和2个累加器构成;所述一个累加器将频率调节模块的输入信号,即有功功率及控制系统的有功功率的参考值信号,进行叠加;所述比例放大器的输入端接收叠加信号,其输出端输出放大信号给另一个累加器的一个输入端;所述积分调节器的输入端通过控制开关K1接收有功功率及控制系统的有功功率的参考值信号的叠加信号,其输出端连接另一个累加器的第二个输入端;所述第二个累加器的输出端与相位生成模块及PWM信号发生器模块的输入端连接。

3.根据权利要求1所述一种微网预同步并网控制系统,其特征在于所述电压调节模块是由比例放大器II、积分调节器II、控制开关K2和2个累加器构成;所述一个累加器将频率调节模块的输入信号,即无功功率及控制系统的无功功率的参考值信号,进行叠加;所述比例放大器II的输入端接收叠加信号,其输出端输出放大信号给另一个累加器的一个输入端;所述积分调节器II的输入端通过控制开关K2接收无功功率及控制系统的无功功率的参考值信号的叠加信号,其输出端连接另一个累加器的第二个输入端;所述第二个累加器的输出端与相位生成模块及PWM信号发生器模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述一种微网预同步并网控制系统,其特征在于所述相位调节模块是由线性逐渐逼近相位单元、相位限幅单元、控制开关K3及2个累加器构成;所述一个累加器的两个输入端分别通过控制开关采集相位生成模块的相位输出信号和SPLL锁相环模块采集到的主电网相位信号,其输出端与线性逐渐逼近相位单元的输入端连接;所述第二个累加器的两个输入端分别接收相位生成模块的相位输出信号和线性逐渐逼近相位单元的输出信号,其输出端与相位限幅单元的输入端连接;所述相位限幅单元的输出端连接PWM信号发生器模块的输入端。

5.根据权利要求4所述一种微网预同步并网控制系统,其特征在于所述线性逐渐逼近相位单元是阶跃信号发生器。

6.一种微网预同步并网控制系统的预同步控制方法,其特征在于它包括以下步骤:

(1)在并网运行阶段,微网工作于下垂控制模式。在这个阶段利用SPLL锁相环模块随时采集主电网的频率、相位以及主电网电压幅值信号,并由微网预同步并网控制系统判断当前工作状态,如果此时工作状态符合并网稳定工作的要求,则保存当前的电压、频率、相位;

(2)当发生“并网——孤岛”的模式切换时,微网不再采集主电网的电压、频率、相位,而是将之前保存的数值作为微网在孤岛运行模式时的参考值;同时改变下垂控制策略,在P-f和Q-V控制的基础上,各增加一个积分环节,用来减小微网内的频率和电压与参考值之间的偏差,实现微网供电质量在一个小范围内波动;

(3)K1、K2为控制开关,当发生“并网——孤岛”的模式切换时,由模式切换的控制信号控制K1和K2闭合,将积分环节接入控制系统,使得原有的比例控制方式改变为比例-积分控制方式,即:式中,f和U分别为下垂控制中的频率和电压,P和Q为系统输出有功和无功,f0、U0、P0、Q0为对应的各个控制参考值,m、n分别是下垂系数,m=Kpf,n=Kpu,利用积分控制对系统静差的消除作用,将微网的频率和幅值尽可能的保持在与并网状态时一样,或者在一个小幅波动的范围内,提高微网系统供电质量的稳定性;

(4)由频率调节模块和电压调节模块经过步骤(1)-(3),得到调解后的频率信号和电压幅值信号,将这两个信号分别与由SPLL锁相环模块采集到的主电网频率信号和电压幅值信号进行叠加,分别生成相位生成模块所需要的频率信号f1以及PWM信号发生器模块所需的电压幅值信号U1;

(5)由相位生成模块将步骤(4)中得到的频率信号f1转换为相位信号θ,并作为一个输入信号给相位调节模块;

(6)相位调节模块在并网之前由并网控制信号闭合开关K3,闭合K3的同时采集并保存微网和主电网的相位θ和θ0,计算出相位差,将步骤(5)得到的相位信号θ与SPLL锁相环模块采集到的主电网相位信号θ0按照下面的关系进行调整;

θ2=θ+kt(θ0-θ)

kt是时间序列的线性函数,k为时间系数;

(7)将θ2限幅在θ和θ0之间得到θ3,即为线性逐渐逼近修正算法的输出值;线性逐渐逼近相位修正算法的关键是利用时间序列线性函数kt,将微网和主电网之间的相位差转换为一个随时间逐渐递增的函数,通过调节时间系数k可以达到调节相位逐渐逼近的速度的目的;

有此θ3与θ叠加生成PWM信号发生器模块所需的相位信号θ1;

(8)结合得出的电压幅值信号U1、频率信号f1、相位信号θ1,共同控制PWM信号发生器模块,完成微网电压幅值、频率以及相位的调节。

7.根据权利要求6所述一种微网预同步并网控制系统的预同步控制方法,其特征在于所述步骤(5)中由频率信号f1转换为相位信号θ,是由以下步骤构成:①将频率信号f1乘以2π,得到角频率ω1;

②角频率ω1经过积分环节,将其转变为相位信号θ。