一種儲能電流器三相電壓獨立限流控制方法
【專利摘要】本發(fā)明采用了一種三相電壓獨立限流控制方法。包括三相獨立的鎖相環(huán)，每相分別鎖定自己的角度，有效的減小了角度偏差；三相獨立的電壓環(huán)，每相計算自己的電壓參考并進行獨立的控制，有效的減小了輸出電壓的偏差；三相獨立的功率計算，可以使每相輸出不同的功率。本發(fā)明有效的提高了儲能變流器在不平衡負載及不平衡電壓條件下的利用效率，提高了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。本發(fā)明所述控制策略具有良好的通用性、實用性和應用前景。
【專利說明】—種儲能電流器三相電壓獨立限流控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域的電力電子控制技術，適用于三相獨立控制的變流器控制技術。
【背景技術】
[0002]隨著分布式能源發(fā)電技術的發(fā)展，分布式發(fā)電的容量越來越大，大量的分布式電源接入電網(wǎng)必然會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，此時微電網(wǎng)作為一種能夠發(fā)揮分布式電源潛能的組織形式被提出。近年來微電網(wǎng)相關技術迅猛發(fā)展，微電網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)領域的一個新的發(fā)展方向。
[0003]儲能變流器作為微電網(wǎng)內(nèi)的能量轉換單元，在微電網(wǎng)內(nèi)的作用是至關重要的。目前儲能變流器大多采用三相控制，三相控制的優(yōu)點是控制簡單、可靠，但三相控制的前提是認為電網(wǎng)電壓和負荷都是平衡的或近似平衡的。而實際中微電網(wǎng)內(nèi)的負荷極有可能是不平衡的，若仍然采用三相控制必然會造成設備容量的浪費，影響電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，嚴重時還會影響微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行；同時微電網(wǎng)內(nèi)的不平衡負荷還會造成電網(wǎng)電壓的不平衡，此時儲能變流器會產(chǎn)生負序電流，造成直流電壓波動，也會降低變流器的有效容量，還會影響電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明采用了一種三相電壓獨立控制技術應用在儲能變流器的控制技術中，本發(fā)明所要解決的技術問題:平衡電壓下給不平衡負載供電，不平衡電壓下給平衡負載供電，不平衡電壓下給不平衡負載供電，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明的具體實現(xiàn)方案如下:
[0006]一種儲能變流器的三相電壓獨立限流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓采用獨立的鎖相環(huán)，首先由每相電壓采樣器采集相應相的電壓，通過數(shù)字鎖相環(huán)技術鎖定該相電壓的角度，三個鎖相環(huán)的控制參數(shù)相同；
[0008]步驟2:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓分別采用獨立的電壓環(huán)，根據(jù)鎖相環(huán)輸出的結果，并結合該相的期望值，每相采用獨立的PI調節(jié)器計算該相的電壓參考并進行獨立控制，三個電壓環(huán)的控制參數(shù)相同；
[0009]步驟3:儲能變流器設置三相獨立計算功率環(huán)，每一相的功率環(huán)根據(jù)該相的電壓和電流及鎖相環(huán)的輸出計算各相的功率，并進行獨立的功率控制。
[0010]本發(fā)明還進一步包括以下優(yōu)選技術方案:
[0011]在步驟I中，鎖相環(huán)的輸入為儲能變流器輸出的每相電壓幅值電壓，輸出為該相電壓的角度；
[0012]鎖相環(huán)包括坐標變換器、正序電壓提取器、鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器和積分器；采集到的電壓送入正序電壓提取器，由正序電壓提取器提取正序電壓；將提取的正序電壓與O比較，將差值送入所述鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器；所述鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器的輸出加上系統(tǒng)頻率的結果作為積分器的輸入，積分器的輸出為最終鎖到的角度。
[0013]在步驟2中，電壓環(huán)的輸入為該相目標值及該相鎖相環(huán)輸出，輸出為該相的脈沖
信號;
[0014]電壓環(huán)包括電壓環(huán)中的PI調節(jié)器、脈沖計算器、脈沖輸出器等環(huán)節(jié)；PI調節(jié)器的輸入為相應相的期望值與實際值，同時根據(jù)鎖相環(huán)得到的角度計算得到每相的電壓參考，輸入的所述期望值可以是功率期望，也可以是電壓期望；脈沖計算器將PI調節(jié)器得到的模擬電壓參考轉換為數(shù)值信號后送入脈沖輸出器；脈沖輸出器根據(jù)電壓參考計算應輸出的脈沖信號，輸出為每相上下橋臂的兩路PWM脈沖，其中，所述PWM脈沖可以是SPWM脈沖，也可以是SVPWM脈沖。
[0015]在步驟3中，功率環(huán)的輸入為該相的電壓、電流及該相的鎖相環(huán)輸出，輸出為該相的有功功率及無功功率；
[0016]功率環(huán)包括電壓采樣器、電流采樣器、坐標變換器、功率計算器和功率分解器等環(huán)節(jié)。電壓采樣器的輸入為交流母線電壓，電流采樣器的輸入為每相電流；坐標變換器根據(jù)采集到的電壓和電流及鎖相環(huán)得到的角度將交流信號變?yōu)橐子谔幚淼闹绷餍盘枺还β视嬎闫鞲鶕?jù)電壓、電流坐標變換器的輸出計算功率；功率分解器將得到的功率進行分解，得到有功功率和無功功率。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明采用了一種三相電壓獨立控制技術，克服了電壓不平衡及負載不平衡對系統(tǒng)運行的影響。
[0019]本發(fā)明能夠在系統(tǒng)電壓不平衡時保證對負載的可靠供電，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0020]本發(fā)明能夠在負載不平衡條件下，使儲能變流器每相輸出不同的功率，以適應不平衡負載的需求，提高了儲能變流器的利用效率，同時也提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明儲能變流器的三相電壓獨立限流控制系統(tǒng)結構框圖；
[0022]圖2為本發(fā)明控制方法中鎖相環(huán)流程圖；
[0023]圖3為本發(fā)明電壓控制流程圖；
[0024]圖4本發(fā)明功率計算流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面根據(jù)說明書附圖并結合具體案例對本發(fā)明的技術方案進一步詳細表述。
[0026]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結構框圖。控制系統(tǒng)包含3部分:鎖相環(huán)部分、功率計算環(huán)節(jié)、電壓計算環(huán)節(jié)。系統(tǒng)輸入為交流母線三相電壓、裝置三相電流，輸出為PWM信號。鎖相環(huán)根據(jù)采集到的電壓鎖定角度；功率計算環(huán)節(jié)根據(jù)采集到的電壓、電流及鎖相環(huán)的輸出計算有功功率和無功功率；電壓控制環(huán)節(jié)根據(jù)期望值、實際值及鎖相環(huán)輸出計算應輸出的脈沖信號，并將脈沖信號通過光纖送給主回路的驅動板，進而實現(xiàn)對裝置的控制。[0027]基于上述的控制系統(tǒng)，本發(fā)明公開了一種儲能變流器的三相電壓獨立限流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0028]步驟1:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓采用獨立的鎖相環(huán)，首先由每相采集自己的電壓，通過數(shù)字鎖相環(huán)技術鎖定該相電壓的角度，三個鎖相環(huán)的控制參數(shù)相同；
[0029]圖2為本發(fā)明的數(shù)字鎖相環(huán)示意圖。本發(fā)明采用獨立的數(shù)字鎖相環(huán)。鎖相環(huán)的輸入為交流母線每相電壓幅值電壓，輸出為每相角度。鎖相環(huán)包括坐標變換器、正序電壓提取器、PI調節(jié)器和積分器等環(huán)節(jié)。采集到的電壓送入正序電壓提取器，由正序電壓提取器提取正序電壓；將提取的正序電壓與O比較，將差值送入PI調節(jié)器；PI調節(jié)器的輸出加上系統(tǒng)頻率的結果作為積分器的輸入，積分器的輸出為最終鎖到的角度。PI調節(jié)器比例增益K與積分時間常數(shù)T需要根據(jù)實際情況調整，與硬件參數(shù)、主回路結構等有關，但三個PI調節(jié)器的參數(shù)相同。
[0030]步驟2:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓分別采用獨立的電壓環(huán)，根據(jù)鎖相環(huán)輸出的結果，并結合該相的目標值，每相采用獨立的PI調節(jié)器計算自己的電壓參考并進行獨立控制，三個電壓環(huán)的控制參數(shù)相同；
[0031]圖3為電壓控制流程。本發(fā)明采用獨立的電壓環(huán)。電壓環(huán)包括PI調節(jié)器、脈沖計算器、脈沖輸出器等環(huán)節(jié)。PI調節(jié)器的輸入為期望值與實際值，同時根據(jù)鎖相環(huán)得到的角度計算得到每相的電壓參考，輸入的期望可以是功率期望，也可以是電壓期望；脈沖計算器將PI調節(jié)器得到的模擬電壓參考轉換為數(shù)值信號后送入脈沖輸出器；脈沖輸出器根據(jù)電壓參考計算應輸出的脈沖信號，輸出為每相上下橋臂的兩路PWM脈沖，可以是SPWM脈沖，也可以是SVPWM脈沖；PI調節(jié)器的參數(shù)需要根據(jù)實際情況調整，與硬件參數(shù)、主回路參數(shù)及儲能變流器的容量有關，三個PI調節(jié)器的參數(shù)相同。
[0032]步驟3:儲能變流器設置三相獨立計算功率環(huán)，每相根據(jù)該相的電壓和電流及鎖相環(huán)的輸出計算各相的功率，并進行獨立的功率控制。
[0033]圖4為功率計算流程。本發(fā)明三相功率獨立計算。功率計算包括電壓采樣器、電流采樣器、坐標變換器、功率計算器和功率分解器等環(huán)節(jié)。電壓采樣器的輸入為交流母線電壓，電流采樣器的輸入為每相電流；坐標變換器根據(jù)采集到的電壓和電流及鎖相環(huán)得到的角度將交流信號變?yōu)橐子谔幚淼闹绷餍盘?；功率計算器根?jù)電壓、電流坐標變換器的輸出計算功率；功率分解器將得到的功率進行分解，得到有功功率和無功功率。
[0034] 申請人:結合明書附圖對本發(fā)明的實施案例做了詳細描述，但是本領域技術人員應該了解，以上實施案例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好的理解本發(fā)明精神，而并非針對本發(fā)明保護范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進或修飾都應當處于本使用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種儲能變流器的三相電壓獨立限流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓采用獨立的鎖相環(huán)，首先由每相電壓采樣器采集相應相的電壓，通過數(shù)字鎖相環(huán)技術鎖定該相電壓的角度，三個鎖相環(huán)的控制參數(shù)相同； 步驟2:儲能變流器控制系統(tǒng)對三相電壓分別采用獨立的電壓環(huán)，根據(jù)鎖相環(huán)輸出的結果，并結合該相的期望值，每相采用獨立的PI調節(jié)器計算該相的電壓參考并進行獨立控制，三個電壓環(huán)的控制參數(shù)相同； 步驟3:儲能變流器設置三相獨立計算功率環(huán)，每一相的功率環(huán)根據(jù)該相的電壓和電流及鎖相環(huán)的輸出計算各相的功率，并進行獨立的功率控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的限流控制方法，其特征在于: 在步驟I中，鎖相環(huán)的輸入為儲能變流器輸出的每相電壓幅值電壓，輸出為該相電壓的角度； 鎖相環(huán)包括坐標變換器、正序電壓提取器、鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器和積分器；采集到的電壓送入正序電壓提取器，由正序電壓提取器提取正序電壓；將提取的正序電壓與O比較，將差值送入所述鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器；所述鎖相環(huán)中的PI調節(jié)器的輸出加上系統(tǒng)頻率的結果作為積分器的輸入，積分器的輸出為最終鎖到的角度。
3.根據(jù)權利要求1所述的限流控制方法，其特征在于: 在步驟2中，電壓環(huán)的輸入為該相目標值及該相鎖相環(huán)輸出，輸出為該相的脈沖信號； 電壓環(huán)包括電壓環(huán)中的PI調節(jié)器、脈沖計算器、脈沖輸出器等環(huán)節(jié)；PI調節(jié)器的輸入為相應相的期望值與實際值，同時根據(jù)鎖相環(huán)得到的角度計算得到每相的電壓參考，輸入的所述期望值可以是功率期望，也可以是電壓期望；脈沖計算器將PI調節(jié)器得到的模擬電壓參考轉換為數(shù)值信號后送入脈沖輸出器；脈沖輸出器根據(jù)電壓參考計算應輸出的脈沖信號，輸出為每相上下橋臂的兩路PWM脈沖，其中，所述PWM脈沖可以是SPWM脈沖，也可以是SVPWM脈沖。
4.根據(jù)權利要求1所述的限流控制方法，其特征在于: 在步驟3中，功率環(huán)的輸入為該相的電壓、電流及該相的鎖相環(huán)輸出，輸出為該相的有功功率及無功功率； 功率環(huán)包括電壓采樣器、電流采樣器、坐標變換器、功率計算器和功率分解器等環(huán)節(jié)。電壓采樣器的輸入為交流母線電壓，電流采樣器的輸入為每相電流；坐標變換器根據(jù)采集到的電壓和電流及鎖相環(huán)得到的角度將交流信號變?yōu)橐子谔幚淼闹绷餍盘?；功率計算器根?jù)電壓、電流坐標變換器的輸出計算功率；功率分解器將得到的功率進行分解，得到有功功率和無功功率。
【文檔編號】H02M1/08GK103457446SQ201310399013
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】韓健, 張效宇, 趙璐璐, 何巖, 操豐梅, 張濤, 劉樹, 劉志超, 陳建衛(wèi), 劉坤, 杜金陵, 劉智全, 王立超 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司