一种基于电力海绵技术的微电网功率控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于电力海绵技术的微电网功率控制系统，其包括：电力海绵，串接于微电网的交流母线和一般负荷之间；直流电压检测装置，交流电流检测装置，交流电压检测装置；控制单元，其通过所述各检测装置测量输入微电网的交流母线的交流电压u_s、交流电流i_s；计算得到与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号，该信号控制所述电力海绵对所述一般负荷输出的无功电流，使得微电网的交流母线的电压为U_ref，从而保持微电网的交流母线的电压稳定；以及控制电力海绵加在一般负荷上的输出电压U_l，以平抑微电网中的功率波动，使得重要负荷功率为P_lref，从而保持重要负荷功率稳定。相应地，本发明还公开了一种微电网功率控制方法。

主权项

一种基于电力海绵技术的微电网功率控制系统，其与微电源连接，所述微电源与微电网的交流母线连接，将电能输给微电网，所述微电网的交流母线连接有一般负荷与重要负荷，其特征在于，所述控制系统包括控制单元，电力海绵，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：所述电力海绵串接于微电网的交流母线和一般负荷之间，所述电力海绵的控制端与所述控制单元的控制信号输出端连接；所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，以检测电力海绵的直流电压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微电源和微电网的交流母线之间，以检测输入微电网的交流母线的交流电流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微电网的交流母线连接，以检测输入微电网的交流母线的交流电压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电力海绵无功环控制量i_q和电力海绵有功环控制量U_inv：i_a＝k_v1*(U_ref‑U_S)+k_i1*∫(U_ref‑U_S)dtU_inv＝k_p2*(P_lref‑P_W)+k_i2*∫(P_lref‑P_W)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；U_ref为设定的微电网的交流母线电压初始值；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；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_lref为设定的重要负荷功率参考值；P_W表示微电网有功功率，其中U_s是所述交流电压幅值，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功角；所述控制单元根据下述模型获得与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号PWM_a、PWM_b、PWM_c：${\mathrm{PWM}}_a=\frac{U_{inv}}{U_{DC}}*\sin (\omega t+\frac{i_q}{U_{DC}}*2\pi )$式中，U_inv为所述电力海绵有功环控制量，i_q为所述电力海绵无功环控制量，U_DC为接收的电力海绵的直流电压，ω为根据接收的交流电压u_s和交流电流i_s得到的电压频率；所述控制单元通过其控制信号输出端将所述与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号PWM_a、PWM_b、PWM_c传输给所述电力海绵的控制端，以控制电力海绵对所述一般负荷输出的无功电流，使得微电网的交流母线的电压为U_ref；以及控制所述电力海绵加在所述一般负荷上的输出电压U_l，使得所述重要负荷功率为P_lref。