CN103501017A - 微电网稳定控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微电网稳定控制器，包括双向逆变电路、控制电路和用于采集双向逆变电路直流侧和交流侧电信号的信号采集电路，控制电路设有微处理器，微处理器经PWM驱动控制电路连接双向逆变电路，在进行孤网/并网双模式相互切换时，先在当前运行模式下对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率中的一种或多种进行跟踪矫正，达到要求后再切换到另一种运行模式。本发明作为微电网储能设备的专用控制器，能够实现储能设备到微电网的即插即用，可实现孤网、并网间平滑切换，解决了并网状态转孤网时的供电间断问题，为微电网在各种稳态和暂态运行提供保证。

Description

微电网稳定控制器

技术领域

本发明属于微电网稳定控制技术领域，具体涉及一种专用于将储能设备接入微电网并能控制储能设备适应微电网各种运行状态的控制装置。 

背景技术

微电网能够稳定运行是微电网安全、可靠运行并发挥效益的前提。微电网要做到并网并得上，孤网稳得住，隔离足够快，无缝切换，真正实现微电网的即插即用，才能充分发挥其效益。由于微电网分布式发电电源普遍存在过载能力低、惯性小或无惯性的特点，以及微电网内负载存在突变等问题，容易造成微电网系统振荡甚至崩溃，严重制约着微电网的发展和应用。为了改善这种情况，目前的微电网结构中通常用储能设备来维持系统暂态的稳定，在必要时为微电网提供电压和频率支撑，但目前还没有仅以储能设备为控制对象的、能够满足微电网在各种运行模式下稳定运行要求的成熟控制方法。 

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种微电网稳定控制器，该控制器以储能设备为控制对象，按照设定的控制方式，可满足微电网孤网、并网稳定运行，孤网转并网以及并网转孤网的平滑切换要求。 

本发明的技术方案是： 

一种微电网稳定控制器，包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号的信号采集电路，所述控制电路包括用于数据处理的微处理器，所述微处理器通过PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路，当微电网孤网运行时，所述微处理器执行V-f控制方式，以连接于所述双向逆变电路直流侧的所述储能设备为微电网中的微电源提供电压源支持，并根据微电源出力和负载变化提供功率支持，具体工作方式为：（1）当所述微电源输出功率等于负载所需功率时，所述储能设备的输出近似为零，负载所需功率完全由所述微电源供给；（2）当所述微电源输出功率大于负载所需功率时，控制所述储能设备充电，吸收所述微电源满足负载后的多余功率；（3）当所述微电源的输出功率小于负载所需功率时，控制所述储能设备放电，补充所述微电源输出功率的不足部分。

工作方式（1）下，所述双向逆变电路的调制比ma维持不变；工作方式（2）下，所述双向逆变电路的调制比ma随着持续充电过程直流电压升高而减小；工作方式（3）下，所述双向逆变电路调制比ma随着持续放电直流电压下降而增大。 

所述微电源以所述双向逆变电路的电压和频率输出作为参考。 

所述双向逆变电路优选包括依次电连接的直流主电路、三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路，所述PWM驱动控制电路连接所述三相桥式逆变电路。 

V-f控制时，优选对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[n]，依据所述正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替V-f控制所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数n_f，以正弦表数组元素总数n和n_f的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。 

在微电网并网运行时，所述微处理器执行PQ解耦控制方式，快速地跟踪功率变化，同时单独控制双向逆变电路交流侧有功功率或者无功功率的变化，具体可以是：先将无功功率调到零，再单独控制有功功率，平抑微电源功率波动，使微电网与公共电网间交换功率可控，具体工作方式为：（1）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值正向波动时，控制所述储能设备充电，吸收多余的功率；（2）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值负向波动时，控制所述储能设备放电，满足负载功率缺额。 

PQ解耦控制时，优选对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[m]，依据该正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替PQ解耦控制中电压前馈部分所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数m_f，以正弦表数组元素总数m和m_f的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。 

所述控制电路还设有用于接收上级控制指令的通讯接口电路和用于输入输出开关量控制信号的开关量输入/输出接口电路，所述通讯接口电路和开关量输入/输出接口电路与所述微处理器双向通信连接。通过开关量输入接口电路可以获知PCC开关以及微电网内保护开关的开关状态，开关状态的识别是判断是否能切换至某个运行模式的条件之一。 

在进行孤网/并网双模式相互切换时，先在当前运行模式下对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率中的一种或多种进行跟踪矫正，达到要求后再切换到另一种运行模式。 

孤网/并网双模式切换具体可以采用如下步骤：在微电网由孤网模式向并网模式切换时，孤网时采用V-f控制方式对并网模式下的电压、相位进行跟踪，并网后，将控制方式转为PQ解耦控制方式； 

在微电网由并网模式向孤网模式切换时，分为计划性和非计划性两种：（1）计划性并网：并网前通过投切负载或者限制微电源出力，将微电网和公共电网的交换功率调整为零，并网后，将控制方式转到V-f控制方式；（2）非计划性并网：控制方式直接转为V-f控制方式，切换过程中如果所述交换功率在储能设备的容量允许范围内，控制所述储能设备输出或者吸收功率，如果所述交换功率超出储能设备的容量允许范围，快速切除负载或者限制微电源出力。

对于前述任一控制方法，若所述储能设备的SOC达不到最小设定的阈值要求，先采用恒定大电流对所述储能设备强制充电，当SOC达到设定阈值之后，再改用恒压小电流对所述储能设备充电。 

本发明的有益效果为：在孤网和并网运行模式下进行脉宽调制过程中，采用正弦表数组作为参考调整波，为孤网、并网间相互切换建立了切换纽带，使得储能设备在任意一种模式下运行时对另一种运行模式的电压和频率等相关量进行跟踪矫正成为可能，为无缝平滑切换创造了条件。 

由于找到了并网和孤网间切换的纽带，还很好地解决了微电网从并网状态转换成孤网状态时带来的供电间断问题，使用户可以在微电网其他电源故障（含电网停电）的情况下为负载提供无缝的、稳定的电源。 

附图说明

图1是本发明的结构框图； 

图2是本发明的控制电路的原理框图；

图3是本发明的一个实施例的系统拓扑图；

图4是本发明的双向逆变电路工作在有源逆变状态图；

图5是本发明的双向逆变电路工作在有源整流状态图；

图6是本发明的双向逆变电路四象限运行图；

图7是本发明的控制程序流程图；

图8是本发明的孤网模式下V-f控制原理框图；

图9是本发明的并网模式下基于正弦表参考的PQ解耦控制原理框图。

具体实施方式

本发明提供了一种微电网稳定控制器（简称为稳定控制器），用于将储能设备接入微电网，并用于微电网孤网、并网运行模式下以及孤网转并网、并网转孤网过程中的储能设备的控制。在硬件结构上，如图1所示，所述稳定控制器包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流测电信号的信号采集电路。所述控制电路包括用于数据处理的微处理器（即DSP），所述微处理器经PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路并向其输出PWM驱动控制信号，使其工作在有源逆变或有源整流状态。所述信号采集电路的输入端连接所述双向逆变电路，输出端经A/D转换电路接入所述微处理器。所述双向逆变电路直流侧用于连接微电网储能设备，交流侧用于直接或间接连接微电网交流母线。 

所述双向逆变电路优选包括依次电连接的直流主电路、三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路，是所述微电网稳定控制器的能量流主通道。其中，所述三相桥式逆变电路是双向逆变电路的核心部分，其调制比就是所述双向逆变电路的调制比，其处于逆变还是整流状态，所述双向逆变电路就处于逆变或整流状态，所述三相桥式逆变电路可以是全桥电路也可以是半桥电路。如图3所示，其每个桥臂由一个IGBT模块和一个二极管反向并联组成，反向二极管和IGBT封装在一起，做成模块，反向二极管的作用是防止被高的反向电压击穿，起保护作用。所述IGBT模块可以是单个IGBT管，也可以是多个IGBT管组成的IGBT管组，IGBT管的开通和关断实现了能量的交直流变换和双向流动。所述三相桥式逆变电路采用风冷或水冷的散热方式，能够保证良好的散热，使该电路可靠地工作。 

所述PWM驱动控制电路连接所述三相桥式逆变电路，具体是多路PWM输出分别接到各个IGBT模块的控制端。所述PWM驱动控制电路包括图2所示的PWM模块和PWM驱动板，PWM模块是PWM信号发生器，PWM信号所携带的频率或占空比信息由DSP计算得出，PWM驱动板用于信号的放大，使由其输出的控制信号可以驱动大功率IGBT模块。所述PWM驱动控制电路优选采用专用驱动电路，可以使IGBT管开关在最优状态，还包括了完善的保护电路，如可以对IGBT模块的过流、驱动欠压、过温等异常状态进行检测，在检测到有异常时，给出故障信号，可靠地关断IGBT管。 

所述滤波电路的主要功能是将高频的的电压信号转换为谐波符合要求的正弦波，来满足并网相关标准的要求。所述隔离变压器的主要功能是实现隔离的功能，将微电网与公共电网隔离开，如微电网异常，不会对公共电网造成大的影响，此外还有升压的作用，可因此减少微电网储能设备的容量，降低成本。 

所述直流主电路设有直流断路器、预充电路、泄放电路、直流EMI滤波器、母线电容、吸收电容和直流侧熔断器，该电路的主要功能是实现对直流侧的开关、保护等。所述交流主电路部分主要由交流断路器、交流接触器组成，其主要功能是可控地断开公共电网，以及实现交流侧的保护。 

所述信号采集电路主要实现对直流侧电压、电流和交流侧电压、电流信号的高精度检测及信号处理功能以及故障信号的检测功能，主要包括信号变换模块和信号调理模块。 

所述控制电路是本发明的电控部分的核心，用于对所述信号采集电路送来的信号进行计算得到目标参量的处理结果数据，并将处理结果数据与相应目标参量的给定值进行比较，以及输出驱使所述PWM驱动控制电路按要求工作的控制信号。优选采用TI高速工业级DSP芯片作为核心处理器，可实现的功能主要有： 

（1）             对稳定控制器的底层功能的支撑；

（2）             数值计算，逻辑判断；对于自带A/D转换的DSP芯片还可以实现采样； 

（3）             运行内置于其中的控制程序驱使稳定控制器工作；

（4）稳定控制器自身的故障判断与保护；

（5）通讯。

通讯功能借助与DSP双向通信连接的相应接口电路实现，可以实现稳定控制器的就地控制功能，相关接口电路有： 

通讯接口电路，主要用于与微电网中央控制器等稳定控制器的上级控制设备进行通讯，接收上级控制设备的控制指令、控制目标、控制参数等。

开关量输入/输出接口电路，用于输出开关量控制信号控制直流主电路和交流主电路上断路器等保护开关的开关状态，以及用于接入来自微电网与公共电网之间公共连接点（PCC开关）处通断状态信号。当微电网内某处发生故障时，可通过开关量输出接口电路控制相应线路上的断路器断开以保护相应线路。当PCC开关意外断开时，通过开关量输入接口电路，稳定控制器可立即得知变化发生，因此立即转换到孤网控制程序以适应微电网的孤网运行模式，反之，要确定是否要转换回并网控制程序，需要先由开关量输入接口电路的回馈知道PCC开关是否已接通。 

串口，用于连接输入输出设备，例如连接触摸屏、控制显示系统、监控系统等，高清触摸屏作为输入输出接口，可提供友好的人机交互界面。 

所述微电网稳定控制器还设有辅助电源，辅助电源供电采用外部供电，电源可来自微电网储能设备。 

所述直流主电路构成所述双向逆变电路直流侧，所述三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路构成所述双向逆变电路交流侧，所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号分别为相应侧上的一处或多处电压电流信号。例如，对于直流侧可以采集所述直流主电路前后的电压电流信号，对于交流侧可以采集所述三相桥式逆变电路的交流侧电压电流、滤波电路中滤波电容的电压电流信号、隔离变压器前后端的电压电流信号以及交流主电路连接公共电网一端的电压电流信号等等，而具体采集哪点的电参量可根据实际的电路结构和控制要求确定。以采集位置多少的确定为例，由于隔离变压器的变比在稳定控制器的掌控之中，对于稳定控制器来说是已知的，因此采集到其前后某一端的电压电流信号，就可以计算出其另一端的电压电流信号，那么可以选择其中一端采集，但如果考虑其他电路对另一端电参量的影响，则可以同时采集两个端的电参量。 

通过对交流侧电参量的检测，可以实时了解由储能设备与稳定控制器组成的储能单元的微电网接入点的电压、电流变化，以实时调整稳定控制器输出的控制参数，实现电压或功率控制，或对目标电压或功率的跟踪。对直流侧电参量的检测，可以帮助实时了解储能设备的剩余容量（SOC）情况，并作为稳定控制器调整控制参数、改变工作状态或上一级控制设备调整控制过程的辅助参考信息，可有效防止储能设备过充、过放。 

所述三相桥式逆变电路可工作在有源逆变状态，如图4所示，储能设备向外释放电能，通过对三相桥式逆变电路的控制，实现能量从DC到AC的转变，从而获得高质量的三相交流电，微电网孤网运行时，这部分电能可供给各级负荷，此时，微电网稳定控制器实现了母线电压的稳定；微电网并网运行时，这部分电能还可以流向公共电网。 

所述三相桥式逆变电路可工作在有源整流状态，如图5所示，通过对三相桥式逆变电路进行控制，实现电能从AC到DC的转变，从而获得稳定的直流电能供给储能设备充电，变换前的交流电能可以来自微电网孤网运行时微电源输出电能满足负载需求后的盈余部分，当微电网并网运行时，变换前的交流电能除前述来源外还可以来自公共电网。 

通过调节所述三相桥式逆变电路输出电压与电流的相位夹角，可实现稳定控制器的四象限运行，如图6所示。 

所述控制电路是实现软件控制的核心部件，其所执行的控制流程图可参见图7。以下是所述稳定控制器在微电网各种运行模式下采用的控制方法： 

1、孤网模式下的V-f控制：

在电网故障情况下或者不具备并网条件下，通过调节双向逆变电路使储能设备为微电网内光伏电源等微电源提供电压源支撑，同时根据微电源出力和负荷变化提供功率支持。

在孤网运行模式下有三种工作情况：1）当光伏电源出力和负载需求功率相等时，负载功率完全由光伏电源供给，所述储能设备的输出功率近似为零（即等于零或非常接近零）；2）当光伏电源出力大于负载需求功率时，光伏电源出力在满足负载之后，将多余功率提供给所述储能设备，此时双向逆变电路工作在整流状态，所述储能设备工作在充电状态（如图5所示）；3）当光伏电源出力小于负载需求功率时，此时双向逆变电路工作在逆变状态，所述储能设备工作在放电状态（如图4所示）如果放电也不够满足负载要求时，通过中央控制器的控制，断开部分负载）。在孤网运行模式下，光伏电源要以双向逆变电路输出的电压和频率作为参考，以维持其正常运行。 

如果储能设备充、放电也不能满足负载的功率要求时，则由上级控制器协调改变微电网内微电源的出力或改变负载大小来实现微电网的稳定运行，这部分内容不在本发明范围内。 

在第一种工作情况下，逆变器调制比m_a维持不变，在第二种工作情况下，逆变器调制比m_a随着持续充电过程直流电压升高而减小，在第三种工作情况下，逆变器调制比m_a随着持续放电直流电压下降而增大。 

在孤网运行模式下，V-f控制需要有工频正弦波作为调制波，本发明中该调制波的形成方法为：对工频正弦波（优选为幅值为1的工频正弦波）进行离散化，获得一个工频周期内若干（n个）离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[n]，依据所述正弦表数组形成各离散时间点下的对应于该离散时间点下工频正弦波数据的矩形脉冲序列代替V-f控制所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数n_f（即以一个工频周期为单位的开关频率数值），以正弦表数组元素总数n和n_f的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲，由此从上述矩阵脉冲序列中选取了与开关信号时点对应的若干矩阵脉冲（矩阵脉冲子序列），以此作为调制波与开关信号比较和调制输出使其符合工频正弦波形（包括位相相同）。 

以A相为例分析，三角载波周期对应为周期计数值Coun_pr，A相导通脉冲时间对应为脉冲计数Coun_cmpA，A相在正弦表数组中对应的点数为n_A，有Coun_cmpA=0.5×Coun_pr（1+m_a sin[n_A]），B相和C相调制波也可从正弦表数组中进行相应的移点操作得到。V-f控制原理框图如图8所示。 

当微电网孤网运行时，双向逆变电器运行于V-f控制方式，正弦表数组中的当前数组指针sin_pointer按照一定的步长变化，实现工频调制波，用sin_pointer对应的角度去更新锁相角 

。 

2、并网模式下的PQ解耦控制： 

并网运行时的控制方法主要是平抑由于受天气因素影响具有随机波动性的光伏电源等接入电网而引起的电网功率波动，最终实现微电网与公共电网间交换功率的可控和稳定，或者说实现微电网的功率跟随。

由于光伏电源发出的主要是有功功率，所以在并网运行时引起的交换功率波动以有功功率为主。在补偿有功功率波动时，可能需要将无功功率调整为零，所以在微电网并网运行时，采用有功无功解耦控制策略，快速地跟踪功率变化，同时可以单独控制有功或者无功的变化。 

PQ解耦控制需要通过坐标变换将三相对称静止坐标系下的变量变换成以电网基波电压为基准的同步旋转坐标系下的变量（即通过park变换，变换到d-q坐标下），变换之后，基波交流正弦量变为同步旋转坐标系下的直流变量。其中q轴电流与无功功率相关，d轴电流与有功分量相关，该变换实现了有功功率和无功功率的解耦。 

具体控制方式是：（1）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值正向波动（即朝着所述差值大于零的方向波动）时，控制所述储能设备充电，吸收多余的功率；（2）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值负向波动（即朝着所述差值小于零的方向波动）时，控制所述储能设备放电，满足负载功率缺额。 

与孤网模式类似，并网模式下，PQ解耦控制中电压前馈部分也需要工频正弦波作为调制波，本发明中该调制波的形成方法与V-f控制中调制波的形成方法相同，为：对工频正弦波（为便于运算，优选设定为幅值为1的工频正弦波）进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干（m个）正弦波数据组成的正弦表数组sin[m]，依据该正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替PQ解耦控制中电压前馈部分所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数m_f，以正弦表数组元素总数m和m_f（即以一个工频周期为单位的开关频率数值）的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。m和n均为大于1的整数，二者可以相同也可以不同。PQ解耦控制原理框图如图9所示，其中P_ref 为给定的有功功率，Q_ref为给定的无功功率，i_idref为有功电流，i_iqref为无功电流，e_a、e_b、e_c 为电网电压，i_ia、i_ib、i_ic为逆变器输出电流，u_dc为逆变器直流侧电压，u_dcref为逆变器直流电压参考，k为变压器的变比，w₀为同步旋转角频率，m_a为调制比，u_ma、u_mb、u_mc是PQ解耦控制的调制波，u_iabc为双向逆变电路的滤波电容的三相电压，u_iabcref为双向逆变电路的滤波电容三相电压参考。 

并网模式时，锁相角

随着电网电压相位变化，用锁相角度对应于正弦表数组中的指针sin_pointer_PQ当前的数组指针sin_pointer及对应的角度，实现参考调制波，将PQ解耦电流环得到的调制波叠加到正弦表生成的参考调制波上，可得到PQ解耦控制的输出调制波，实现并网模式的功率跟踪。 

上述两种模式下，用生成的正弦表数组作为参考调制波，使得储能系统在任意一种模式下运行时都能对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率等相关量进行跟踪矫正，正弦表数组充当了模式切换的纽带，为实现两模式间的无缝、平滑切换创造了条件，解决了常规方法下进行模式切换时难以给定电压和频率等参考的问题。 

3、孤网转并网控制方法： 

先采用V-f控制方式将双向逆变电路控制为电压源，对并网模式下的电压、相位进行跟踪，并网后，将控制方式转为PQ解耦控制方式。

4、并网转孤网控制方法： 

（1）计划性并网转孤网：

需要中央主控系统下发指令，通过切换负荷或者限制光伏源出力等措施，调整PCC点交换功率为零，控制PCC点快速开关断开（这个过程由中央控制器控制），控制策略转为V-f控制方式，切换至孤网运行。

（2）非计划性并网转孤网： 

非计划性并网，即PCC点突然掉电或者电网故障等原因造成PCC点失去电网电源，此时控制策略直接转为V-f控制方式，切换过程中的PCC 点交换功率在储能设备容量允许范围内，由储能设备供给或者吸收，如果超出其容量范围，必须快速采取切负荷或者限制光伏电源出力等措施，使双向逆变电路稳定运行。

为了更为直观地展现上述控制方法，下面从正弦表数组层面对孤网、并网、孤网转并网、并网转孤网时的控制过程进行说明： 

当微电网孤网运行时，双向逆变电路运行于V-f控制方式，正弦表数组中的当前数组指针sin_pointer按照一定的步长变化，实现工频调制波，用sin_pointer对应的角度去更新锁相角

；

当微电网并网运行时，双向逆变电路运行于PQ解耦控制方式，锁相角

随着电网电压相位变化，用锁相角度对应于正弦表数组中的指针sin_pointer_PQ当前的数组指针sin_pointer及对应的角度，实现参考调制波，将PQ解耦电流环得到的调制波叠加到正弦表生成的参考调制波上，可得到PQ解耦控制的输出调制波，实现并网模式的功率跟踪；

当需要孤网切换到并网时，锁相角

随着电网电压相位变化，计算

对应于正弦表数组的指针sin_pointer_PQ，用当前数组指针sin_pointer追踪sin_pointer_PQ，过程中双向逆变电路以V-f电压源方式运行，调制波生成依赖于sin_pointer的变化，当两个指针相等时，控制PCC点快速开关闭合，切换至并网运行模式，参考调制波依赖于sin_pointer_PQ（sin_pointer和sin_pointer_PQ保持相等）的变化，在稳定运行之后，根据功率指令将PQ解耦电流环生成的调制波叠加在参考调制波上，实现功率跟踪控制；

当需要由并网切换到孤网运行时，锁相角度对应切换时刻的sin_pointer（此时sin_pointer和sin_pointer_PQ仍相等）保持一个开关周期，sin_pointer不再追踪sin_pointer_PQ，参考调制波不依赖于sin_pointer_PQ的变化，此时可控制PCC点快速开关断开，微电网处于孤网状态。sin_pointer根据切换时刻的指针值，按照一定的步长变化，实现新的参考调制波，变为V-f控制的孤网运行模式。

无论孤网、并网还是孤网与并网间的切换过程中都可能涉及对储能设备的充放电调节，出于对储能设备的保护，都需要对储能设备的剩余容量（SOC）进行判断，若所述储能设备的SOC达不到最小设定的阈值要求，先采用恒定大电流对所述储能设备强制充电，当SOC达到设定阈值之后，再改用恒压小电流对所述储能设备充电。 

需要说明的是，本发明所称的“A等于B”、“A和B相等”不仅包含了A与B在数学意义上相等，还包含了A落入一个包含了B且具有上下限的区间的情况。 

Claims (10)

1.一种微电网稳定控制器，其特征在于包括双向逆变电路、用于控制所述双向逆变电路工作状态的控制电路和用于采集所述双向逆变电路直流侧电信号和交流侧电信号的信号采集电路，所述控制电路包括用于数据处理的微处理器，所述微处理器通过PWM驱动控制电路连接所述双向逆变电路，当微电网孤网运行时，所述微处理器执行V-f控制方式，以连接于所述双向逆变电路直流侧的储能设备为微电网中的微电源提供电压源支持，并根据微电源出力和负载变化提供功率支持，具体工作方式为：（1）当所述微电源输出功率等于负载所需功率时，所述储能设备的输出近似为零，负载所需功率完全由所述微电源供给；（2）当所述微电源输出功率大于负载所需功率时，控制所述储能设备充电，吸收所述微电源满足负载后的多余功率；（3）当所述微电源的输出功率小于负载所需功率时，控制所述储能设备放电，补充所述微电源输出功率的不足部分。

2.如权利要求1所述的微电网稳定控制器，其特征在于所述微电源以所述双向逆变电路的电压和频率输出作为参考，工作方式（1）下，所述双向逆变电路的调制比m_a维持不变；工作方式（2）下，所述双向逆变电路的调制比m_a随着持续充电过程直流电压升高而减小；工作方式（3）下，所述双向逆变电路调制比m_a随着持续放电直流电压下降而增大。

3.如权利要求2所述的微电网稳定控制器，其特征在于所述双向逆变电路包括依次电连接的直流主电路、三相桥式逆变电路、滤波电路、隔离变压器和交流主电路，所述PWM驱动控制电路连接所述三相桥式逆变电路。

4.如权利要求3所述的微电网稳定控制器，其特征在于V-f控制时，对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[n]，依据所述正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替V-f控制所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数n_f，以正弦表数组元素总数n和n_f的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。

5.如权利要求1、2、3或4所述的微电网稳定控制器，其特征在于当微电网并网运行时，所述微处理器执行PQ解耦控制方式，先将无功功率调到零，再单独控制有功功率，平抑微电源功率波动，使微电网与公共电网间交换功率可控，具体工作方式为：（1）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值正向波动时，控制所述储能设备充电，吸收多余的功率；（2）当微电源输出功率与负载消耗功率的差值负向波动时，控制所述储能设备放电，满足负载功率缺额。

6.如权利要求5所述的微电网稳定控制器，其特征在于对工频正弦波进行离散化，获得一个工频周期内若干离散时间点的正弦波数据，形成由该若干正弦波数据组成的正弦表数组sin[m]，依据该正弦表数组形成对应的矩形脉冲序列代替PQ解耦控制中电压前馈部分所需工频正弦波作为调制波，通过开关频率和工频频率的关系得到一个工频周期正弦表对应的开关点数m_f，以正弦表数组元素总数m和m_f的倍数为实现工频正弦波时正弦表指针移动的步长选取用于调制的矩形脉冲。

7.如权利要求6所述的微电网稳定控制器，其特征在于所述控制电路还设有用于接收上级控制指令的通讯接口电路和用于输入输出开关量控制信号的开关量输入/输出接口电路，所述通讯接口电路和开关量输入/输出接口电路与所述微处理器双向通信连接。

8.如权利要求5、6或7所述的微电网稳定控制器，其特征在于在进行孤网/并网双模式相互切换时，先在当前运行模式下对另一种运行模式的电压、频率、相位、功率中的一种或多种进行跟踪矫正，达到要求后再切换到另一种运行模式。

9.如权利要求8所述的微电网稳定控制器，其特征在于在微电网由孤网模式向并网模式切换时，孤网时采用V-f控制方式对并网模式下的电压、相位进行跟踪，并网后，将控制方式转为PQ解耦控制方式；

在微电网由并网模式向孤网模式切换时，分为计划性和非计划性两种：（1）计划性并网：并网前通过投切负载或者限制微电源出力，将微电网和公共电网的交换功率调整为零，并网后，将控制方式转到V-f控制方式；（2）非计划性并网：控制方式直接转为V-f控制方式，切换过程中如果所述交换功率在储能设备的容量允许范围内，控制所述储能设备输出或者吸收功率，如果所述交换功率超出储能设备的容量允许范围，快速切除负载或者限制微电源出力。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的微电网稳定控制器，其特征在于若所述储能设备的SOC达不到最小设定的阈值要求，先采用恒定大电流对所述储能设备强制充电，当SOC达到设定阈值之后，再改用恒压小电流对所述储能设备充电。

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