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一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法

2018-10-10 10:41:36     来源:北极星输配电网        

【大比特导读】一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,系统在孤岛模式运行中,风力发电机的输出功率由风能决定,机侧换流器采用id=0的控制策略,网测换流器采用下垂控制策略,由于存在环流,所以在下垂控制加入电压补偿。本发明应用于永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法。

一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法。传统的下垂控制虽然能够实现微电网系统中并网孤岛模式切换,但是孤岛模式在切换并网模式的瞬间会对电网造成冲击。一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,系统在孤岛模式运行中,风力发电机的输出功率由风能决定,机侧换流器采用id=0的控制策略,网测换流器采用下垂控制策略,由于存在环流,所以在下垂控制加入电压补偿。本发明应用于永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法。

背景技术:

下垂控制是微电网内可调度分布式发电装置的典型控制方式,和其他控制方式相比,下垂控制具有两方面优点:一方面下垂控制既能够应用在联网工作状态也可以应用在离网工作状态,因此当微电网工作状态改变时对并网逆变器的控制策略不用改变;另一方面采用下垂控制的微电网中各DG之间无需进行通讯,这也升高了微电网的可靠性和经济性。

传统的下垂控制虽然能够实现微电网系统中并网孤岛模式切换,但是孤岛模式在切换并网模式的瞬间会对电网造成冲击。

发明内容:

本发明的目的是提供一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现:

一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其组成包括:该方法包括以下步骤:

(1)系统在孤岛模式运行中,风力发电机的输出功率由风能决定,机侧换流器采用id=0的控制策略,网测换流器采用下垂控制策略,由于存在环流,所以在下垂控制加入电压补偿;

(2)系统在并网模式运行中,机侧换流器采用双环控制结构,外环采用MPPT控制和定子电压控制,内环采用电流控制,网侧换流器依旧采用下垂控制方法;

(3)在孤岛运行切换到并网运行时,设计预同步控制器,控制网测换流器输出的电压与电网电压的幅值、相位相同。

所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其中永磁发电机采用Id=0控制,将d轴额定电流设置为0,与d轴实际电流作差,经过 PI调控单元运算后输出ud,电机转子的转速和额定转速进行差值运算经PI模块计算后生成q轴电流的基准值,用其控制同步发电机的转矩,q轴电流分量的基准量和真实量作差经PI调控单元调节后得到q轴电压uq。

根据权利要求1或2所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其特征是:根据电机运行的角速度机转子得到坐标变换的角度θ,对θ求导得到发电机ω,与风力机的额定角速度作差输入到PI控制单元内获得q轴额定电流iqref,再与q轴实际电流作差输入到PI控制单元,最终生成q轴电压uq,由于已经设定idref=0,所以将id直接输入到PI控制单元中生成d轴电压ud。ud、uq与Udc作为SVPWM调控输入信号从而完成对机侧整流器的一个完整的调控流程。

所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,网测逆变器采用电流电压双环调控方式,将直流母线电压Udc与额定值作差,通过PI控制单元后生成d轴参照电流和d轴真是电流igd作对比,再通过PI控制单元经过计算生成d轴电压参照量。q轴电流实际输出量和参考量做对比经PI控制器获得q轴电压参照量和Udc作为SVPWM的调节信号,进而完成对网测逆变器的联网调控,调控d轴电流可以改变逆变器发出的功率,进而有效地调控直流电压,直流电压控制环输出的是d轴的参考电流,q轴参考电流根据电网的无功功率设定。

所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,系统由孤岛运行模式切换成并网运行模式时,为了使逆变器的输出电源跟踪电网电压幅值、相位和频率,并网预同步控制器,当微网的电压相位、幅值和频率与电网相同时,预同步控制器退出工作状态。

本发明的有益效果:

1.本发明网测控制策略全部使用下垂控制,减少了在模式切换时的冲击;改进的下垂控制策略能够有效地抑制环流;本发明预同步控制器的实际能够提高模式切换的平滑程度。

本发明提出了微电网在孤岛模式下和并网模式下的改进下垂控制策略,实现了提高系统在孤岛模式下投入负荷的稳定性,以及提高在并网模式下直流母线电压的稳定性。设计了并网预同步控制器,解决了并网时会对电网产生巨大冲击电流的问题。

本发明可用于含有永磁同步发电机的微电网,可以增加微电网运行的稳定性和模式切换的平滑性。本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

附图1是本发明的永磁同步电机id=0的控制示意图。

附图2是机侧整流器控制示意图。

       发明专利要点简析

       1 .一种永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其组成包括:其特征是:

       该方法包括以下步骤:

       (1)系统在孤岛模式运行中,风力发电机的输出功率由风能决定,机侧换流器采用id=0的控制策略,网测换流器采用下垂控制策略,由于存在环流,所以在下垂控制加入电压补偿;

       (2)系统在并网模式运行中,机侧换流器采用双环控制结构,外环采用MPPT控制和定子电压控制,内环采用电流控制,网侧换流器依旧采用下垂控制方法;

       (3)在孤岛运行切换到并网运行时,设计预同步控制器,控制网测换流器输出的电压与电网电压的幅值、相位相同。

       2.根据权利要求1所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其特征是:其中永磁发电机采用Id=0控制,将d轴额定电流设置为0,与d轴实际电流作差,经过PI调控单元运算后输出ud,电机转子的转速和额定转速进行差值运算经PI模块计算后生成q轴电流的基准值,用其控制同步发电机的转矩,q轴电流分量的基准量和真实量作差经PI调控单元调节后得到q轴电压uq。

       3.根据权利要求1或2所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其特征是:根据电机运行的角速度机转子得到坐标变换的角度θ,对θ求导得到发电机ω,与风力机的额定角速度作差输入到PI控制单元内获得q轴额定电流iqref,再与q轴实际电流作差输入到PI控制单元,最终生成q轴电压uq,由于已经设定idref=0,所以将id直接输入到PI控制单元中生成d轴电压ud。ud、uq与Udc作为SVPWM调控输入信号从而完成对机侧整流器的一个完整的调控流程。

       4.根据权利要求1或2或3所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其特征是:网测逆变器采用电流电压双环调控方式,将直流母线电压Udc与额定值作差,通过PI控制单元后生成d轴参照电流和d轴真是电流igd作对比,再通过PI控制单元经过计算生成d轴电压参照量。q轴电流实际输出量和参考量做对比经PI控制器获得q轴电压参照量和Udc作为SVPWM的调节信号,进而完成对网测逆变器的联网调控,调控d轴电流可以改变逆变器发出的功率,进而有效地调控直流电压,直流电压控制环输出的是d轴的参考电流,q轴参考电流根据电网的无功功率设定。

       5.根据权利要求1或2或3或4所述的永磁同步发电机微电网系统的并网孤岛模式切换方法,其特征是:

       系统由孤岛运行模式切换成并网运行模式时,为了使逆变器的输出电源跟踪电网电压幅值、相位和频率,并网预同步控制器,当微网的电压相位、幅值和频率与电网相同时,预同步控制器退出工作状态。

              附图3是网测逆变控制示意图。

       附图3是网测逆变控制示意图。

       附图4是并网预同步控制示意图。

       附图4是并网预同步控制示意图。

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