CN103545816A - 微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计 - Google Patents

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肖朝霞
赵倩宇
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Abstract

本发明提供一种微网用P-f和Q-V下垂控制器，具体的，微网为单闭环反馈系统，在采用DSP芯片设计下垂控制器时，根据下垂控制器的原理构建下垂控制的模块，P和Q的大小由系统和负载决定，并加入saturation模块，使得系统对故障或小扰动有一定抗干扰能力。saturation模块的作用是对输入信号有上下范围，如果输入信号在上下范围内，正常输出，如果超过范围，输出上限或者下限。本发明能有效地控制系统的电压和频率在一定的范围内，提高电能的利用率，达到保护用电设备安全的目的；同时结构简单、可操作性强。

Description

微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计
技术领域
本发明属于微网与智能电网领域，具体涉及一种微网控制器。
背景技术
随着科技的创新与进步，经济的发展，电能的使用也日趋频繁，然而电能的稳定性长期存在的问题，尤其是对于微网这种小型分布式发电系统。同时，分布式发电系统稳定性方面的分析一直是一个难点，因此对其进行电压频率的稳定性分析和控制是非常有必要的，这在推进新技术发展的同时，又能达到安全用电。传统的微网下垂控制器中，P和Q的大小由系统和负载决定，如果电路出现故障或者受到小扰动，由于控制器响应速度快，不能及时对用电设备进行保护，造成用电设备的损坏，因此需要对该类型控制器进行改进，使得系统电压和频率更容易控制，从而为推进微网技术的发展和保护相关用电设备起到积极的作用。
发明内容
针对以上要解决的技术问题，为实现微网分布式发电中电压和频率的有效控制和调节，以达到系统稳定运行的目的，本发明提出一种微网P-f和Q-V下垂控制器，具体是通过调节有功下垂增益的大小用系统输出的有功功率控制系统的频率大小，通过调节无功下垂增益的大小用系统输出的无功功率控制系统的电压大小，控制有功功率和无功功率在一定的范围之内，从而控制频率和电压在一定的范围内。
所述的微网为单闭环反馈系统，设计下垂控制器时，根据下垂控制器的原理搭建下垂控制的模块，P和Q的大小由系统和负载决定，控制器中加入饱和模块对用电设备进行保护。
所述的饱和模块的作用是对输入信号功功率和无功功率的上下范围进行限制，如果输入信号在上下范围内，正常输出，如果超过范围，输出上限或者下限值，从而控制频率和电压的范围，使得在发生故障时，系统频率和电压不会发生太大的变化，保护了用电设备的安全。。
所述的控制器采用DSP芯片TMS320LF2407A实现，通过检测反馈控制器输出电压和频率的大小来判断系统是否发生故障或者出现小扰动，如果控制器输出电压和频率处于上下限，此时检测装置及时检测系统的频率和电压，从而对系统更好的进行控制和保护。
具体而言，具有如下的技术有益效果：
(1)通过在下垂控制器中加入饱和模块使整个系统更加安全、高效的工作。
(2)具有较好的抗小扰动特征，控制器稳定性好。
(3)系统为单闭环反馈，结构简单。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是下垂控制器的原理图；
图3是设计的下垂控制器单元结构图。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明-微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计作详细说明。
图1为本发明的整体结构图，如图所示，将直流电经过逆变器逆变得到交流锯齿波，再经过低通滤波器输出稳定的正弦波；通过功率测量单元测量出系统的有功功率和无功功率，输入给下垂控制器，下垂控制器通过有功功率控制频率和无功功率控制电压，输出电压和频率再反馈给逆变器从而控制系统的频率和电压，通过检测装置控制器输出的频率和电压等于上下限时，系统做出相应的控制调节，如果系统频率和电压变化范围大将会对用电设备造成危害，影响用电设备的寿命。
如图2所示，下垂控制器的原理是利用分布式电源输出有功功率和频率呈线性关系而无功功率和电压幅值呈线性关系的原理而进行控制。图2中，Pref、Qref、P、Q分别表示分布式电源的参考有功功率、参考无功功率，输出有功功率和无功功率，Vref、Fref分别表示分布式电源的参考频率和参考电压幅值，m、n分别表示P-f下垂增益和Q-V下垂增益。下垂控制器的数学表达式可用 F = F ref - m ( P ref - P ) V = V ref - n ( Q ref - Q ) 表达。
如图3所示，下垂控制器单元通过加入饱和(saturation)模块控制输入的有功功率和无功功率的范围从而控制频率和电压的范围，使得在发生故障时，系统频率和电压不会发生太大的变化，保护了用电设备的安全；通过检测装置控制器输出的频率和电压正好在上下限时，系统做出相应的控制调节。

Claims (4)

1.一种微网控制用P-f和Q-V下垂控制器，所述的控制器采用了饱和限制单元控制输出有功功率和无功功率从而有效控制反馈系统输出电压频率的范围，使得系统即使发生故障，系统的输入电压频率也在一定的范围之内。
2.根据权利要求1所述的微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计，其特征还在于，所述的控制器设计单元通过调节有功下垂增益的大小用系统输出的有功功率控制系统的频率大小，通过调节无功下垂增益的大小用系统输出的无功功率控制系统的电压大小。
3.根据权利要求1所述的微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计，其特征还在于，所述的控制器设计单元输出的电压和频率在一定的范围，保护用电设备的安全，在电路发生故障时，能够及时检测出来，保护系统的安全。
4.根据权利要求1所述的微网中P-f和Q-V下垂控制器的设计，其特征还在于，所述的控制器设计单元是通过当下垂控制器输出电压和频率上下限时，通过检测装置及时检测系统的频率和电压，系统做出相应的控制调节系统发出相应的控制信号，控制系统的稳定。
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