微網中P-f和Q-V下垂控制器的設計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微網用P-f和Q-V下垂控制器，具體的，微網為單閉環(huán)反饋系統(tǒng)，在采用DSP芯片設計下垂控制器時，根據下垂控制器的原理構建下垂控制的模塊，P和Q的大小由系統(tǒng)和負載決定，并加入saturation模塊，使得系統(tǒng)對故障或小擾動有一定抗干擾能力。saturation模塊的作用是對輸入信號有上下范圍，如果輸入信號在上下范圍內，正常輸出，如果超過范圍，輸出上限或者下限。本發(fā)明能有效地控制系統(tǒng)的電壓和頻率在一定的范圍內，提高電能的利用率，達到保護用電設備安全的目的；同時結構簡單、可操作性強。
【專利說明】微網中p-f和Q-V下垂控制器的設計
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微網與智能電網領域，具體涉及一種微網控制器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的創(chuàng)新與進步，經濟的發(fā)展，電能的使用也日趨頻繁，然而電能的穩(wěn)定性長期存在的問題，尤其是對于微網這種小型分布式發(fā)電系統(tǒng)。同時，分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的分析一直是一個難點，因此對其進行電壓頻率的穩(wěn)定性分析和控制是非常有必要的，這在推進新技術發(fā)展的同時，又能達到安全用電。傳統(tǒng)的微網下垂控制器中，P和Q的大小由系統(tǒng)和負載決定，如果電路出現故障或者受到小擾動，由于控制器響應速度快，不能及時對用電設備進行保護，造成用電設備的損壞，因此需要對該類型控制器進行改進，使得系統(tǒng)電壓和頻率更容易控制，從而為推進微網技術的發(fā)展和保護相關用電設備起到積極的作用。

【發(fā)明內容】

[0003]針對以上要解決的技術問題，為實現微網分布式發(fā)電中電壓和頻率的有效控制和調節(jié)，以達到系統(tǒng)穩(wěn)定運行的目的，本發(fā)明提出一種微網P-f和Q-V下垂控制器，具體是通過調節(jié)有功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的有功功率控制系統(tǒng)的頻率大小，通過調節(jié)無功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的無功功率控制系統(tǒng)的電壓大小，控制有功功率和無功功率在一定的范圍之內，從而控制頻率和電壓在一定的范圍內。
[0004]所述的微網為單閉環(huán)反饋系統(tǒng)，設計下垂控制器時，根據下垂控制器的原理搭建下垂控制的模塊，P和Q的大小由系統(tǒng)和負載決定，控制器中加入飽和模塊對用電設備進行保護。
[0005]所述的飽和模塊的作用是對輸入信號功功率和無功功率的上下范圍進行限制，如果輸入信號在上下范圍內，正常輸出，如果超過范圍，輸出上限或者下限值，從而控制頻率和電壓的范圍，使得在發(fā)生故障時，系統(tǒng)頻率和電壓不會發(fā)生太大的變化，保護了用電設備的安全。。
[0006]所述的控制器采用DSP芯片TMS320LF2407A實現，通過檢測反饋控制器輸出電壓和頻率的大小來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障或者出現小擾動，如果控制器輸出電壓和頻率處于上下限，此時檢測裝置及時檢測系統(tǒng)的頻率和電壓，從而對系統(tǒng)更好的進行控制和保護。
[0007]具體而言，具有如下的技術有益效果:
[0008](I)通過在下垂控制器中加入飽和模塊使整個系統(tǒng)更加安全、高效的工作。
[0009](2)具有較好的抗小擾動特征，控制器穩(wěn)定性好。
[0010](3)系統(tǒng)為單閉環(huán)反饋，結構簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體結構圖；[0012]圖2是下垂控制器的原理圖；
[0013]圖3是設計的下垂控制器單元結構圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實例和附圖對本發(fā)明-微網中P-f和Q-V下垂控制器的設計作詳細說明。
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結構圖，如圖所示，將直流電經過逆變器逆變得到交流鋸齒波，再經過低通濾波器輸出穩(wěn)定的正弦波；通過功率測量單元測量出系統(tǒng)的有功功率和無功功率，輸入給下垂控制器，下垂控制器通過有功功率控制頻率和無功功率控制電壓，輸出電壓和頻率再反饋給逆變器從而控制系統(tǒng)的頻率和電壓，通過檢測裝置控制器輸出的頻率和電壓等于上下限時，系統(tǒng)做出相應的控制調節(jié)，如果系統(tǒng)頻率和電壓變化范圍大將會對用電設備造成危害，影響用電設備的壽命。
[0016]如圖2所示，下垂控制器的原理是利用分布式電源輸出有功功率和頻率呈線性關系而無功功率和電壓幅值呈線性關系的原理而進行控制。圖2中，Pref, Qref, P、Q分別表示分布式電源的參考有功功率、參考無功功率，輸出有功功率和無功功率，Vref, Fref分別表示分布式電源的參考頻率和參考電壓幅值，m、η分別表示P-f下垂增益和Q-V下垂增益。下
垂控制器賺學織辦C$2表達。
[0017]如圖3所示，下垂控制器單元通過加入飽和(saturation)模塊控制輸入的有功功率和無功功率的范圍從而控制頻率和電壓的范圍，使得在發(fā)生故障時，系統(tǒng)頻率和電壓不會發(fā)生太大的變化，保護了用電設備的安全；通過檢測裝置控制器輸出的頻率和電壓正好在上下限時，系統(tǒng)做出相應的控制調節(jié)。
【權利要求】
1.一種微網控制用P-f和Q-V下垂控制器，所述的控制器采用了飽和限制單元控制輸出有功功率和無功功率從而有效控制反饋系統(tǒng)輸出電壓頻率的范圍，使得系統(tǒng)即使發(fā)生故障，系統(tǒng)的輸入電壓頻率也在一定的范圍之內。
2.根據權利要求1所述的微網中Ρ-f和Q-V下垂控制器的設計，其特征還在于，所述的控制器設計單元通過調節(jié)有功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的有功功率控制系統(tǒng)的頻率大小，通過調節(jié)無功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的無功功率控制系統(tǒng)的電壓大小。
3.根據權利要求1所述的微網中Ρ-f和Q-V下垂控制器的設計，其特征還在于，所述的控制器設計單元輸出的電壓和頻率在一定的范圍，保護用電設備的安全，在電路發(fā)生故障時，能夠及時檢測出來，保護系統(tǒng)的安全。
4.根據權利要求1所述的微網中P-f和Q-V下垂控制器的設計，其特征還在于，所述的控制器設計單元是通過當下垂控制器輸出電壓和頻率上下限時，通過檢測裝置及時檢測系統(tǒng)的頻率和電壓，系統(tǒng)做出相應的控制調節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應的控制信號，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。
【文檔編號】H02J3/12GK103545816SQ201310557642
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】肖朝霞, 趙倩宇 申請人:天津工業(yè)大學