一种即插即用的风光一体化控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种即插即用的风光一体化控制系统，其包括：逆变单元，整流单元，并网开关，直流电压检测装置，交流电流检测装置，交流电压检测装置；还包括控制单元，其通过所述各检测装置测量逆变单元输出的交流电压u_s、交流电流i_s；计算得到逆变单元PWM信号，该信号控制逆变单元的输出电压和频率，消除无功功率不平衡引起的电压偏差以及有功功率不平衡引起的频率偏差；在并网运行模式下，光电、风电以及电网均可为本地负载提供电能，在独立运行模式下，光电、风电均可为本地负载提供电能。相应地，本发明还公开了一种即插即用的风光一体化控制方法。

主权项

一种即插即用的风光一体化控制系统，其用于与太阳能光伏电池板和风电机组连接，以对光电和风电进行转化供电网和本地负载使用；其特征在于，所述控制系统包括控制单元，逆变单元，整流单元，并网开关，直流电压检测装置，交流电流检测装置和交流电压检测装置，其中：所述逆变单元的直流输入端用于与所述太阳能光伏电池板的输出端连接，所述逆变单元的交流输出端与所述并网开关的一端连接，该并网开关的一端还用于连接本地负载，所述并网开关的另一端具有与电源插座适配的插头，以用于与所述电网连接，所述逆变单元的控制端与所述控制单元的逆变单元PWM信号输出端连接；所述整流单元的直流输出端与所述逆变单元的直流输入端连接，所述整流单元的交流输入端用于与所述风电机组的交流输出端连接；所述直流电压检测装置，其与逆变单元的直流母线连接，以检测逆变单元的直流电压U_DC，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接；所述交流电流检测装置串接于所述逆变单元和并网开关之间，以检测逆变单元输出的交流电流i_s，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连接；所述交流电压检测装置与逆变单元的交流输出端连接，以检测逆变单元输出的交流电压u_s，所述交流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接；所述控制单元包括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型获得逆变单元无功功率控制量u_q和逆变单元有功功率控制量u_d：u_q＝k_p1*(Q_ref‑Q_S)+k_i1*∫(Q_ref‑Q_S)dtu_d＝k_p2*(P_ref‑P_S)+k_i2*∫(P_ref‑P_S)dt式中，k_p1为第一比例积分控制器的比例系数；k_i1为第一比例积分控制器的积分系数；Q_ref为通过第一下垂控制Q_ref＝k_q*(U_N‑U_S)得到的无功功率给定值，其中k_q为第一下垂控制系数，U_N为设定的交流电压额定值，U_s是由接收自交流电压检测装置的交流电压u_s得到的交流电压幅值；Q_S表示所述控制系统输出的无功功率，其中I_s是由接收自交流电流检测装置的交流电流i_s得到的交流电流幅值，表示交流电压与交流电流的夹角；k_p2为第二比例积分控制器的比例系数，k_i2为第二比例积分控制器的积分系数；P_ref为通过第二下垂控制P_ref＝k_f*(f_N‑f_S)得到的有功功率给定值，其中k_f为第二下垂控制系数，f_N为设定的频率额定值，f_S为由交流电压u_s得到的频率；P_S表示所述控制系统输出的有功功率，所述控制单元通过下述模型合成与交流三相分别对应的逆变单元PWM信号PWM_a、PWM_b、PWM_c：$PWMa=\frac{U_{out}}{U_{DC}}*\sin \left(\frac{2\pi }{f_{out}}t\right)$其中U_out为交流电压幅值控制量，U_out＝U_N‑u_qf_out为频率控制量，f_out＝f_N‑u_d控制单元通过其逆变单元PWM信号输出端将与交流三相分别对应的逆变单元PWM信号PWM_a、PWM_b、PWM_c传输给逆变单元的控制端，以控制逆变单元的输出电压和频率，消除无功功率不平衡引起的电压偏差以及有功功率不平衡引起的频率偏差；所述控制单元的并网开关控制输出端还与所述并网开关的控制端连接，所述控制单元还通过其电网电压信号输入端获取电网电压信号，以根据电网电压是否正常控制所述并网开关的通断，当电网电压正常时，并网开关导通，控制系统处于并网运行模式，当电网电压故障时，并网开关关断，控制系统处于独立运行模式。