CN104659795B - 一种微电网功率平衡控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微电网功率平衡控制装置及方法，属于电力系统自动控制领域。包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；本发明的方法是控制器根据所采集的微电网的电压、电流信号进行微电网中有功功率计算后，判断微电网中有功功率是否不平衡，若不平衡，再将采集到的电压、电流与标准值相比较，根据电压、电流变化来选择不同的功率调节模式对微电网功率进行调节，实现对微电网功率平衡的控制；本发明装置结构简单、成本低、易于维护、应用范围广，可靠性高；能快速、准确地判断出微电网功率是否平衡，处理速度快，能够较快的实现微电网功率平衡控制。
Description
技术领域
本发明属于电力系统自动控制领域，具体涉及一种微电网功率平衡控制装置及方法。
背景技术
微电网由于有一定的能量限制，因此当微电网中有大功率负载突然投入或移除时，微电网母线电压会陡升陡降；当微电网中分布式电源等突然并网、离网时，微电网总电流会突增或突减，这些都会影响微电网的功率平衡进而可能影响电能质量。另外，针对一些小型的特别是自给自足的微电网系统，如果负荷移动，突然不需要供电，则在这个小微网中，其发电量就要消耗掉，否则这个小微电网系统会直接崩溃，无法运行。
目前储能元件虽然可以改善微电网中的功率不平衡问题，但其价格昂贵、反应较慢，特别有一定的充放电使用寿命且对微电网功率不平衡的调节效果不好，目前更是没有一种装置可以根据自动检测到的由功率不平衡引起的电压、电流变化，调节微电网的功率平衡。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种微电网功率平衡控制装置及方法。
本发明的技术方案如下：
一种微电网功率平衡控制装置，包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；所述功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；
所述三相桥式整流电路的输入端和所述采样电路的输入端均连接微电网母线；所述三相桥式整流电路的输出端连接所述功率调节执行模块的一个输入端；采样电路的输出端连接控制器；所述功率调节模式设置器的输出端和功率调节执行模块的另一输入端也同时连接控制器；
所述的采样电路，用于实时采集微电网的电流信号和电压信号；
所述的功率调节模式设置器，用于对微电网的功率调节模式进行设置；
所述的功率调节执行模块，用于接受控制器的控制，向微电网投入所需的功率电阻；
所述的控制器，用于接受并记录微电网的实时电流信号和实时电压信号；计算并记录微电网的实时有功功率；根据所设置的功率调节模式，通过控制功率调节执行模块，调节微电网的功率电阻投入量，实现微电网的功率平衡控制；
所述的功率调节执行模块，进一步包括IGBT驱动电路模块、IGBT模块和功率电阻模块；所述IGBT驱动电路模块包括至少一个IGBT驱动电路；所述IGBT模块包括至少一个IGBT；所述功率电阻模块包括至少一个功率电阻；所述IGBT驱动电路一对一连接所述IGBT，所述IGBT一对一连接所述功率电阻。
所述控制器通过IGBT驱动电路控制IGBT的导通比，进而控制功率电阻的投入量。
所述的采样电路，包括：霍尔电压互感器、第一整形电路、霍尔电流互感器和第二整形电路；所述霍尔电压互感器和霍尔电流互感器的输入端作为采样电路的输入端均连接至微电网母线，所述霍尔电压互感器的一个输出端和霍尔电流互感器的一个输出端分别连接第一整形电路的输入端和第二整形电路的输入端；所述霍尔电压互感器的另一输出端和霍尔电流互感器的另一输出端、第一整形电路的输出端和第二整形电路的输出端均连接至控制器；即所述霍尔电压互感器采集的电压信号分两路输出：一路通过第一整形电路输出至控制器，另一路直接输出至控制器；所述霍尔电流互感器采集的电流信号分两路输出：一路通过第二整形电路输入到控制器中，另一路直接输入到控制器中；
所述整形电路用于将其输入信号的波形的负半波180度翻转，使所述波形全正。
所述的控制器为DSP处理器。
所述的功率调节模式，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；所述的恒压功率调节模式，用于当微电网中大功率负载投入或移除时引起电压变化时专门设置的功率调节模式；所述的恒流功率调节模式，用于当微电网中分布式电源离、并网引起电流变化时专门设置的功率调节模式；所述的自动功率调节模式，是指根据微电网功率不平衡所引起的电压变化或电流变化，自动选择恒压功率调节模式或恒流功率调节模式。
所述的功率调节执行模块包括的功率电阻的大小，由用户根据微电网的功率大小和微电网功率调节的精度与速度的要求，进行设置。
采用所述的微电网功率平衡控制装置进行微电网功率平衡控制的方法，包括以下步骤：
步骤1：装置进行上电或复位操作；
步骤2：通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；
步骤3：控制器计算并记录微电网的实时有功功率；
步骤4：判断是否|Pt-Pt-1|＞10％Pt-1，是，则微电网功率不平衡，执行步骤5；否，则执行步骤3；其中Pt为采样点当前采样时刻的有功功率，Pt-1为采样点上一采样时刻的有功功率；
步骤5：控制器根据已设置的功率调节模式，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；
步骤5.1：若设置的是恒压功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤5.1.1：当ut-ut0＞20％ut0时，即微电网电压陡升，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电压，并执行步骤5.1.3；其中ut为采样点的电压瞬时值，ut0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电压标准值；
步骤5.1.2：当ut-ut0＜-20％ut0时，即微电网电压陡降，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤5.1.3；
步骤5.1.3：重复执行步骤5.1.1或者步骤5.1.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；
步骤5.2：若设置的是恒流功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤5.2.1：当it-it0＞10％it0时，即微电网电流突然增，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电流，并执行步骤5.2.3；其中it为采样点的电流瞬时值，it0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电流标准值；
步骤5.2.2：当it-it0＜-10％it0时，即微电网电流突减，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤5.2.3；
步骤5.2.3：重复执行步骤5.2.1或者步骤5.2.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；
步骤5.3：若设置的是自动功率调节模式，则当|ut-ut0|＞20％ut0时，按照步骤5.1的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；当|it-it0|＞10％it0时，按照步骤5.2的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；
在所述的步骤1中装置进行上电或复位操作之后，和所述的步骤2中通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置之前，还可以包括控制器初始化的步骤；在控制器初始化过程中，在|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡时，采集一个周期内微电网电压信号的值和电流信号的值并保存，分别作为各采样点的电压标准值和电流标准值。
本装置的工作原理是：控制器根据所采集的微电网的电压、电流信号进行微电网中有功功率计算后，判断微电网中有功功率是否不平衡，若不平衡，再将采集到的电压、电流与标准值相比较，根据电压、电流变化来选择不同的功率调节模式对微电网功率进行调节，实现对微电网功率平衡的控制。
有益效果：
(1)本装置结构简单、采用的开关器件和功率电阻成本低、易于维护、应用范围广，系统可靠性高；
(2)采用DSP作为处理器，能快速、准确地对采样信号进行处理进而判断出微电网功率是否平衡，处理速度快，能够较快的实现微电网功率平衡的调节；
(3)采用采样电路将负半波反转，避免了电压电流进行比较时需要考虑正负大小，也加快了A/D转换速度；
(4)DSP处理器编程的控制算法采用增量式PI控制，加快了控制的动态过程，得到较理想的控制效果。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种微电网功率平衡控制装置结构框图；
图2为本发明具体实施方式的一种微电网功率平衡控制装置的主回路电路图；
图3为本发明具体实施方式的采样电路结构示意图；
图4为本发明具体实施方式的整形电路原理图；
图5为本发明具体实施方式的电源电路原理图；
图6为本发明具体实施方式的IGBT驱动电路原理图；
图7(a)为本发明具体实施方式的输入电路的隔离电路原理图；(b)为本发明具体实施方式的输出电路的隔离电路原理图；
图8为本发明具体实施方式的工作状态指示电路原理图；
图9为本发明具体实施方式的功能按键电路原理图；
图10为本发明具体实施方式的微电网功率平衡控制方法流程图；
图11为本发明具体实施方式的DSP处理器初始化流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
本实施方式的应用于微电网功率平衡控制的微电网功率平衡控制装置的结构框图如图1所示，包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、电源电路、功能设置模块、工作状态指示电路和控制器；所述功率调节执行模块，进一步包括IGBT驱动电路模块、IGBT模块和功率电阻模块；如图2所示，本实施方式的IGBT驱动电路模块包括3个IGBT驱动电路；IGBT模块由3个IGBT开关器件T1、T2和T3并联组成；功率电阻模块由3个功率电阻R1、R2和R3并联组成；3个IGBT驱动电路分别一对一连接3个IGBT，3个IGBT的的源极分别一对一串联连接3个功率电阻，当然，用户可以根据所针对的微电网及其功率调节精确度和调节速度需要，自行修改功率电阻模块中所设置的功率电阻的个数和功率电阻的大小，至少包括一个功率电阻，并相应修改IGBT模块中IGBT的个数和IGBT驱动电路模块中IGBT驱动电路的个数；本实施方式的控制器采用的是型号为TMS320C30的DSP处理器；所述IGBT驱动电路的输入端连接DSP处理器的PWM输出端，IGBT驱动电路的输出端连接开关器件IGBT的栅极；采样电路的输入端接入微电网母线，采样电路的输出端连接DSP处理器的A/D转换端口；同时,电源电路的输出端连接DSP处理器的电源端口，功能设置模块的输出端、工作状态指示电路的输入端均连接DSP处理器的I/O端；本实施方式的功能设置模块包括功率调节模式设置器；如图2所示，本实施方式的三相桥式整流电路的输入端具体接入微电网的三相交流电。同时，本实施方式的三相桥式整流电路的输出端具体通过电感L1与功率调节执行模块中的IGBT模块的输入端连接，且三相桥式整流电路的输出端与电感L1的公共端通过电容C1与GND连接。
本实施方式的采样电路，原理图如图3所示，包括：霍尔电压互感器、第一整形电路、霍尔电流互感器和第二整形电路；所述霍尔电压互感器和霍尔电流互感器的输入端作为采样电路的输入端均连接至微电网母线，所述霍尔电压互感器的一个输出端和霍尔电流互感器的一个输出端分别连接第一整形电路的输入端和第二整形电路的输入端；所述霍尔电压互感器的另一输出端和霍尔电流互感器的另一输出端、第一整形电路的输出端和第二整形电路的输出端均连接至型号为TMS320C30的DSP处理器；即所述霍尔电压互感器采集的电压信号分两路输出：一路通过第一整形电路输出至型号为TMS320C30的DSP处理器，另一路直接输出至型号为TMS320C30的DSP处理器；所述霍尔电流互感器采集的电流信号分两路输出：一路通过第二整形电路输入到型号为TMS320C30的DSP处理器中，另一路直接输入到型号为TMS320C30的DSP处理器中；整形电路主要用于将采样信号波形负半波翻转，使波形全正。霍尔电压传感器与第一整形电路的电路连接原理与霍尔电流互感器与第二整形电路的电路连接原理相同，本实施方式以如图4所示的霍尔电压传感器与第一整形电路的电路连接原理图为例进行说明，霍尔电压互感器的输出端通过电阻R6与型号为TLE2022的第一运算放大器的反相输入端(2脚)相连，型号为TLE2022的第一运算放大器的反相输入端(2脚)通过电阻R7和二极管D11与型号为TLE2022的第一运算放大器的输出端(1脚)连接，型号为TLE2022的第一运算放大器的同相输入端(3脚)与GND连接，型号为TLE2022的第一运算放大器的输出端(1脚)通过二极管D12与第一运算放大器的反相输入端(2脚)连接，型号为TLE2022的第一运算放大器的4脚接VEE(-12V)，型号为TLE2022的第一运算放大器的8脚接VDD(+12V)，VDD通过电容C9与GND连接；霍尔电压互感器的输出端通过电阻R5与型号为TLE2022的第二运算放大器的6脚相连，R7与二极管D11的公共端分别通过电阻R8、R9与型号为TLE2022的第二运算放大器的的6脚相连，型号为TLE2022的第二运算放大器的5脚与GND连接，型号为TLE2022的第二运算放大器的7脚通过电阻R4与型号为TLE2022的第二运算放大器的6脚连接，型号为TLE2022的第二运算放大器的7脚通过电阻R10与DSP的A/D端口连接，电阻R10与DSP的A/D端口公共端通过电容C7与GND连接，型号为TLE2022的第二运算放大器的4脚连接VEE(-12V)并通过电容C8与GND连接，型号为TLE2022的第二运算放大器的8脚接VDD(+12V)。
本实施方式的电源电路原理图如图5所示，微电网电压通过带中心抽头的变压器与桥式整流电路的输入端连接，变压器的中心抽头与GND连接，桥式整流电路的正向输出端通过电容C2与GND连接，桥式整流电路的正向输出端与电容C2的公共端与型号为IC17812的电压转换器的Vin端连接，IC17812的GND端与GND连接，IC17812的Vout端通过电容C4与GND连接，输出VDD(+12V)为采样电路、IGBT驱动电路提供+12V电压；IC17812的Vout端与电容C4的公共端与型号为VBT1-S5-S3.3-SMT电压转换器的Vin端连接，VBT1-S5-S3.3-SMT的GND端与GND连接，VBT1-S5-S3.3-SMT的Vout端通过电容C6与GND连接，输出VCC(+3.3.V)为DSP处理器、IGBT驱动电路、光耦隔离电路、功能按键电路提供+3.3V电压；桥式整流电路的负向输出端通过电容C3与GND连接，桥式整流电路的负向输出端与电容C3的公共端与型号为IC17912的电压转换器的Vin端连接，IC17912的GND端与GND连接，IC17912的Vout端通过电容C5与GND连接，输出VEE(-12V)为采样电路提供-12V电压。
本实施方式基于DSP处理器的微电网功率平衡控制装置，采样电路将霍尔电压、电流互感器采集到的微电网母线电压信号和电流信号反馈到型号为TMS320C30的DSP处理器，经其内部的A/D转换器转换为数字信号后，DSP对采集的信号处理后输出不同占空比的PWM波形，经IGBT驱动电路控制IGBT的导通比，控制微电网的功率电阻投入量，从而调节微电网的功率平衡；
本实施方式的IGBT驱动电路原理图如图6所示，三个IGBT开关器件的驱动电路相同，以T1的驱动电路为例说明，DSP处理器的PWM输出P0经电阻R11接VCC(+3.3V)与型号为TLP181BL的光耦隔离器的输入端连接，光耦隔离器的输出端通过电阻R12与IGBT的栅极连接，电阻R12与IGBT的栅极的公共端通过电阻R13与电容C10的并联电路连接IGBT的源极。
本实施方式中，还设置有为所有进出DSP处理器的信号进行隔离的光耦隔离电路，所有需要输入DSP处理器以及从DSP处理器输出的信号都通过光耦进行隔离，防止DSP的运行受输入输出信号中的噪声干扰，保证了DSP处理器运行的稳定性，提高了系统的可靠性。
输入电路的隔离电路原理图如图7(a)所示，信号通过电阻R14与型号为TLPIN1A的光电隔离器的In端相连，电阻R14与型号为TLPIN1A的光电隔离器的输入端的公共端通过电容C11与GND相连，电容C11与型号为TLPIN1A的光电隔离器的In端的公共端通过二极管D13与VDD(+12V)相连，型号为TLPIN1A的光电隔离器的Out端输出信号与DSP的通用输入输出模块相连，型号为TLPIN1A的光电隔离器的Out端与DSP处理器的公共端通过电阻R15与VCC(+3.3V)相连。
输出电路的隔离电路原理图如图7(b)所示，DSP处理器输出信号通过电阻R17与型号为TLP621的光电隔离器的In端相连，型号为TLP621的光电隔离器的Out端通过电阻R16与VCC(+3.3V)相连，由型号为TLP621的光电隔离器的Out端向外输出控制信号。
工作状态指示电路如图8所示，发光二极管D14、D15、D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23的阳极均连接DSP的I/O端口，其阴极都连接地，发光二极管D14、D15、D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23分别为绿色、黄色、红色、绿色、绿色、绿色、绿色、绿色、绿色、绿色工作状态指示灯，分别用来指示装置工作正常、微电网功率不平衡、装置工作异常、恒压功率调节模式、恒流功率调节模式、自动功率调节模式、分布式电源并网、分布式电源离网、大功率负载移除和大功率负载投入。
本实施方式的功能设置模块采用的是功能按键电路，如图9所示，共有四个功能按键SW1、SW2、SW3和SW4，其中SW1为复位键，另外三个功能按键构成功率调节模式设置器。这四个功能按键的电路连接图相同，以功能按键SW1的电路连接为例做详细说明，功能按键SW1的一端接GND，另一端接在R18与R19的公共端上，R18的另一端接VCC(+3.3V)，R19的另一端为对外输出信号S1，SW1与R18、R19的公共端通过滤波电容C12接地。功能按键SW2、SW3与SW4的对外输出信号分别为S2、S3、S4，这三个信号分别输入到DSP处理器中，分别代表恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式。
采用所述的微电网功率平衡控制装置的微电网功率平衡控制方法，如图10所示，包括以下步骤：
步骤S1：装置上电工作，或按下复位键SW1使装置复位；
步骤S2：220V电网电压通过电源电路生成±12V(VDD、VEE)和+3.3V(VCC)的电源电压，分别为DSP处理器、采样电路、IGBT驱动电路、光耦隔离电路供电；
步骤S3：DSP处理器初始化；
本实施方式的DSP处理器初始化过程如图11所示，包括如下具体步骤：
(1)：初始化系统时钟、I/O端口、定时器、A/D模块、中断模块；
(2)：DSP处理器发出指令检验对应的工作状态指示灯是否正常；
(3)：DSP处理器发出控制指令生成PWM，通过检测采集到的微电网电压、电流信号是否发生变化来检测功率调节执行模块是否正常工作；
(4)：如果检测出功率调节执行模块异常，装置异常指示灯红灯亮；
(5)：如果功率调节执行模块正常，DSP处理器根据采样的电压信号和电流信号计算微电网的有功功率；
(6)：当检测到微电网中|Pt-Pt-1|＞10％Pt-1，即微电网功率不平衡，微电网功率不平衡指示灯黄灯亮，装置不工作，并一直采样直至微电网功率恢复平衡即|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1；其中Pt为采样点当前采样时刻的有功功率，Pt-1为采样点上一采样时刻的有功功率；
(7)：当|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1即微电网功率平衡时，采集一个周期内电压、电流信号的值并保存在数组Ref1[100]和Ref2[100]中作为电压标准值和电流标准值；
(8)：系统初始化完毕，装置正常工作指示灯绿灯亮。
步骤S4：通过按下功能按键电路上的功能按键SW2、SW3或SW4，对微电网的功率调节模式进行设置，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；
步骤S5：采样电路将霍尔电流互感器、霍尔电压互感器采集到的微电网电流、电压信号送入DSP处理器的A/D转换端口；
步骤S6：DSP处理器根据采集到的电压信号和电流信号计算并记录微电网的实时有功功率；
步骤S7：判断是否|Pt-Pt-1|＞10％Pt-1，是，则微电网功率不平衡，执行步骤S8；否，则执行步骤S5；
步骤S8：DSP处理器根据已设置的功率调节模式，对应调节PWM的占空比，控制IGBT的导通比，进而控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；
步骤S8.1：若按下的是功能按键SW2，即设置的是恒压功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤S8.1.1：当ut-ut0＞20％ut0时，即微电网电压陡升，大功率负载移除指示灯亮，DSP处理器通过增大PWM占空比，控制IGBT的导通比，即通过控制IGBT的导通与关断的时间，增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电压，并执行步骤S8.1.3；其中ut为采样点的电压瞬时值，ut0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电压标准值；
步骤S8.1.2：当ut-ut0＜-20％ut0时，即微电网电压陡降，大功率负载投入指示灯亮，DSP处理器减小PWM占空比，控制IGBT的导通比，即通过控制IGBT的导通与关断的时间，减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤S8.1.3；
步骤S8.1.3：重复执行步骤S8.1.1或者步骤S8.1.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤S6；
步骤S8.2：若按下的是功能按键SW3，即设置的是恒流功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤S8.2.1：当it-it0＞10％it0时，即微电网电流突增，并网指示灯亮，DSP处理器通过增大PWM占空比，控制IGBT的导通比，即通过控制IGBT的导通与关断的时间，增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电压，并执行步骤S8.2.3；其中it为采样点的电流瞬时值，it0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电流标准值；
步骤S8.2.2：当it-it0＜-10％it0时，即微电网电流突减，离网指示灯亮，DSP处理器减小PWM占空比，控制IGBT的导通比，即通过控制IGBT的导通与关断的时间，减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电流，并执行步骤S8.2.3；
步骤S8.2.3：重复执行步骤S8.2.1或者步骤S8.2.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤S6；
步骤S8.3：若按下的是功能按键SW4，即设置的是自动功率调节模式，则当|ut-ut0|＞20％ut0时，按照步骤S8.1的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡控制；当|it-it0|＞10％it0时，按照步骤S8.2的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡控制；
实施例1
本装置针对20KW的风光储微电网系统，为了更精确更快的实现微电网功率调节，经过试验验证在功率电阻模块中设置了分别为P1＝20KW、P2＝10KW和P2＝5KW的功率电阻R1、R2和R3，当然对于本实施例的微电网系统，功率电阻模块也可以只设置一个功率电阻或者只设置两个功率电阻。本实施例中的微电网额定线电压为380V，经三相桥式整流电路整流后的电压约为500V，则R1＝U2/P1＝12.5Ω，R2＝U2/P2＝25Ω，R3＝U2/P3＝50Ω；对于R1，每变化一欧姆，则功率变化20KW/12.5＝1.6KW，同理R2，R3每变化一欧姆，则功率变化0.4KW，0.1KW；假设微电网功率总变化为3.8KW，经过处理器运算，得出3.8＝1.6×2+0.4+0.1×2，即R1相当于变化2Ω，R2相当于变化1Ω，R3相当于变化2Ω；即T1导通比变化2/12.5，T2导通比变化1/25，T3导通比变化2/50；如此实现了分段式的粗调、细调，实现快速准确地调节微电网功率平衡。
Claims (2)
1.一种微电网功率平衡控制的方法，采用微电网功率平衡控制装置实现，该装置包括三相桥式整流电路、功率调节执行模块、采样电路、控制器和功率调节模式设置器；所述功率调节执行模块，包括至少一个功率电阻；
所述三相桥式整流电路的输入端和所述采样电路的输入端均连接微电网母线；所述三相桥式整流电路的输出端连接所述功率调节执行模块的一个输入端；采样电路的输出端连接控制器；所述功率调节模式设置器的输出端和功率调节执行模块的另一输入端也同时连接控制器；
所述的采样电路，用于实时采集微电网的电流信号和电压信号；
所述的功率调节模式设置器，用于对微电网的功率调节模式进行设置；
所述的功率调节执行模块，用于接受控制器的控制，向微电网投入所需的功率电阻；
所述的控制器，用于接受并记录微电网的实时电流信号和实时电压信号；计算并记录微电网的实时有功功率；根据所设置的功率调节模式，通过控制功率调节执行模块，调节微电网的功率电阻投入量，实现微电网的功率平衡控制；
所述的功率调节执行模块，进一步包括IGBT驱动电路模块、IGBT模块和功率电阻模块；所述IGBT驱动电路模块包括至少一个IGBT驱动电路；所述IGBT模块包括至少一个IGBT；所述功率电阻模块包括3个功率电阻；所述IGBT驱动电路一对一连接所述IGBT，所述IGBT一对一连接所述功率电阻；
所述的功率调节执行模块包括3个功率电阻；
所述控制器通过IGBT驱动电路控制IGBT的导通比，进而控制微电网的功率电阻投入量；
所述的采样电路，包括：霍尔电压互感器、第一整形电路、霍尔电流互感器和第二整形电路；所述霍尔电压互感器和霍尔电流互感器的输入端作为采样电路的输入端均连接至微电网母线，所述霍尔电压互感器的一个输出端连接第一整形电路的输入端，霍尔电流互感器的一个输出端连接第二整形电路的输入端；所述霍尔电压互感器的另一输出端和霍尔电流互感器的另一输出端、第一整形电路的输出端和第二整形电路的输出端均连接至控制器；即所述霍尔电压互感器采集的电压信号分两路输出：一路通过第一整形电路输出至控制器，另一路直接输出至控制器；所述霍尔电流互感器采集的电流信号分两路输出：一路通过第二整形电路输入到控制器中，另一路直接输入到控制器中；
所述第一整形电路和所述第二整形电路用于将其输入信号的波形的负半波180度翻转，使所述波形全正；
所述的控制器为DSP处理器；
所述的功率调节模式，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；所述的恒压功率调节模式，是用于当微电网中大功率负载投入或移除时引起电压变化时专门设置的功率调节模式；所述的恒流功率调节模式，是用于当微电网中分布式电源离、并网引起电流变化时专门设置的功率调节模式；所述的自动功率调节模式，是指根据微电网功率不平衡所引起的电压变化或电流变化，自动选择恒压功率调节模式或恒流功率调节模式；
其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：装置进行上电或复位操作；
步骤2：通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置，包括：恒压功率调节模式、恒流功率调节模式和自动功率调节模式；
步骤3：控制器计算并记录微电网的实时有功功率；
步骤4：判断是否|Pt-Pt-1|>10％Pt-1，是，则微电网功率不平衡，执行步骤5；否，则执行步骤3；其中Pt为采样点当前采样时刻的有功功率，Pt-1为采样点上一采样时刻的有功功率；
步骤5：控制器根据已设置的功率调节模式，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡；
步骤5.1：若设置的是恒压功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤5.1.1：当ut-ut0>20％ut0时，即微电网电压陡升，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电压，并执行步骤5.1.3；其中ut为采样点的电压瞬时值，ut0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电压标准值；
步骤5.1.2：当ut-ut0＜-20％ut0时，即微电网电压陡降，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电压，并执行步骤5.1.3；
步骤5.1.3：重复执行步骤5.1.1或者步骤5.1.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；
步骤5.2：若设置的是恒流功率调节模式，则包括如下步骤：
步骤5.2.1：当it-it0>10％it0时，即微电网电流突增，控制器增大功率调节执行模块中功率电阻的投入量来减小微电网电流，并执行步骤5.2.3；其中it为采样点的电流瞬时值，it0为微电网功率平衡时采集的同一采样点的电流标准值；
步骤5.2.2：当it-it0＜-10％it0时，即微电网电流突减，控制器减小功率调节执行模块中功率电阻的投入量来增大微电网电流，并执行步骤5.2.3；
步骤5.2.3：重复执行步骤5.2.1或者步骤5.2.2，直至|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡，返回至步骤3；
步骤5.3：若设置的是自动功率调节模式，则当|ut-ut0|>20％ut0时，按照步骤5.1的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡控制；当|it-it0|>10％it0时，按照步骤5.2的方法，控制微电网功率电阻的投入量，实现微电网的功率平衡控制。
2.根据权利要求1所述的微电网功率平衡控制的方法，其特征在于：在所述的步骤1中装置进行上电或复位操作之后，和所述的步骤2中通过功率调节模式设置器对微电网的功率调节模式进行设置之前，还包括控制器初始化的步骤；在控制器初始化过程中，在|Pt-Pt-1|≤10％Pt-1，即微电网功率平衡时，采集一个周期内微电网电压信号的值和电流信号的值并保存，分别作为各采样点的电压标准值和电流标准值。
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