CN109494806B - 一种与储能变流器并联均流的柴油发电系统阻抗检测方法 - Google Patents

一种与储能变流器并联均流的柴油发电系统阻抗检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，该方法通过建立检测旋转坐标系，检测并计算出柴油发电机空载电压以及不同负载等级下的系统阻抗，利用统计学方法计算出系统平均阻抗，最后根据柴油发电机与储能变流器的容量比来设置储能变流器的输出阻抗。本发明将检测到的柴油发电机系统阻抗按容量比设置到储能变流器中，使得储能变流器具备和柴油发电机相同的输出特性，从而使得二者并联带载运行时的输出功率按照容量比分配，保证二者之间无并联环流，具有良好的并联运行特性。

Description

一种与储能变流器并联均流的柴油发电系统阻抗检测方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术，尤其涉及一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法。
背景技术
柴油发电机和储能变流器并联运行的独立电力发电系统，是独立运行在与大电网隔离地区的电力系统，常应用于偏远山区、孤立海岛等地区。二者并联向负载供电方式，来提高发电经济性、减少环境污染、增强偏远地区供电自给能力。然而，柴油发电机与储能变流器在输出端口阻抗特性上存在较大差异，导致储能变流器以电压源形式与发电机的并联控制较困难，并联后可能出现产生电流环流的情况，若环流流向发电机，导致发电机吸收功率从而可能出现损坏柴油发电机的情况。
发明内容
本发明的目的在于，检测计算出柴油发电机系统阻抗，设计一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法。
本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，包括以下步骤：
S1: 建立一个独立检测旋转坐标系；
S2：记录储能变流器未运行时的电压幅值Ugm和根据检测旋转坐标系计算出的Ugd0、Ugq0；
S3：以检测系统阻抗模式启动储能变流器，储能变流器以负最大无功功率输出，待输出功率平稳后，计算当前的Rgi和Xgi，i=1,Rgi和Xgi为第i次测试时计算出的柴油机发电系统电阻和电抗；
S4：以一定步长逐步增大无功功率输出，直至达到储能变流器的正最大无功功率，并计算出每个功率等级时的Rgi和Xgi，i＞1；
S5: 计算平均值Rg和Xg；
S6：设置储能变流器输出电阻Rpcs=RgSg/Spcs和输出电抗Xpcs=XgSg/Spcs，其中Sg为柴油发电机的容量，Spcs为发电机与储能变流器的容量比；
进一步的，所述的检测旋转坐标系在储能变流器未运行时与控制旋转坐标系无相差地同步旋转，在储能变流器运行后保持原来的步长旋转，即与柴油发电机电压Ug同步旋转，而控制旋转坐标系在储能变流器运行后与公共点Upcc保持一致。
进一步的，Rgi和Xgi的具体计算式如下：
Rgi=|△P|/(Igdi^2+Igqi^2)
Xgi=|△Q|/(Igdi^2+Igqi^2)
△P=（Ugdi-Ugd0）Igdi-(Ugqi-Ugq0)Igqi
△Q=（Ugdi-Ugd0）Igqi+(Ugqi-Ugq0)Igdi
其中Ugdi、Ugqi、Igdi和Igqi分别表示第i次测试时公共点电压和运行电流在旋转坐标系DQ轴的分量，均通过检测旋转坐标系计算得出。
进一步的，步骤S5计算平均值Rg和Xg时，首先统计所有功率等级下的Rgi和Xgi与平均值的偏离程度δ，然后剔除偏离度超过0.5的数据，进一步再剔除偏离度最大的两个数据，根据余下的数据计算出平均值Rg和Xg，其中，偏离程度δ=|Xi-Xavg|/ Xavg，其中Xi为第i次测试的数据，Xavg所有数据的平均值。
进一步的，若余下的数据组数低于5，则重新按照步骤S2~S5再次计算每个功率等级的Rgi和Xgi。
有益效果：通过本发明检测出与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗，可以根据该阻抗按照一定的比例设置储能变流器的阻抗，使储能变流器输出端口阻抗特性与柴油发电机阻抗特性一致，具有良好的并联运行特性，从而降低二者并联的环流，达到功率均分的效果。
具体实施方式
一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，包括以下步骤：
S1: 建立一个独立检测旋转坐标系；
S2：记录储能变流器未运行时的电压幅值Ugm和根据检测旋转坐标系计算出的Ugd0、Ugq0；
S3：以检测系统阻抗模式启动储能变流器，储能变流器以负最大无功功率输出，待输出功率平稳后，计算当前的Rgi和Xgi，i=1,Rgi和Xgi为第i次测试时计算出的柴油机发电系统电阻和电抗；
S4：以一定步长逐步增大无功功率输出，直至达到储能变流器的正最大无功功率，并计算出每个功率等级时的Rgi和Xgi，i＞1；
S5: 计算平均值Rg和Xg；
S6：设置储能变流器输出电阻Rpcs=RgSg/Spcs和输出电抗Xpcs=XgSg/Spcs，其中Sg为柴油发电机的容量，Spcs为发电机与储能变流器的容量比；
进一步的，所述的检测旋转坐标系在储能变流器未运行时与控制旋转坐标系无相差地同步旋转，在储能变流器运行后保持原来的步长旋转，即与柴油发电机电压Ug同步旋转，而控制旋转坐标系在储能变流器运行后与公共点Upcc保持一致。
进一步的，Rgi和Xgi的具体计算式如下：
Rgi=|△P|/(Igdi^2+Igqi^2)
Xgi=|△Q|/(Igdi^2+Igqi^2)
△P=（Ugdi-Ugd0）Igdi-(Ugqi-Ugq0)Igqi
△Q=（Ugdi-Ugd0）Igqi+(Ugqi-Ugq0)Igdi
其中Ugdi、Ugqi、Igdi和Igqi分别表示第i次测试时公共点电压和运行电流在旋转坐标系DQ轴的分量，均通过检测旋转坐标系计算得出。
进一步的，步骤S5计算平均值Rg和Xg时，首先统计所有功率等级下的Rgi和Xgi与平均值的偏离程度δ，然后剔除偏离度超过0.5的数据，进一步再剔除偏离度最大的两个数据，根据余下的数据计算出平均值Rg和Xg，其中，偏离程度δ=|Xi-Xavg|/ Xavg，其中Xi为第i次测试的数据，Xavg所有数据的平均值。
进一步的，若余下的数据组数低于5，则重新按照步骤S2~S5再次计算每个功率等级的Rgi和Xgi。
有益效果：通过本发明检测出与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗，可以根据该阻抗按照一定的比例设置储能变流器的阻抗，使储能变流器输出端口阻抗特性与柴油发电机阻抗特性一致，具有良好的并联运行特性，从而降低二者并联的环流，达到功率均分的效果。
有益效果：通过本发明检测出与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗，可以根据该阻抗按照一定的比例设置储能变流器的阻抗，使储能变流器输出端口阻抗特性与柴油发电机阻抗特性一致，从而降低二者并联的环流，达到功率均分的效果。
对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1: 建立一个独立检测旋转坐标系；
S2：记录储能变流器未运行时的电压幅值Ugm和根据检测旋转坐标系计算出的Ugd0、Ugq0,Ugd0和Ugq0分别为公共点电压在旋转坐标系DQ轴上的分量;
S3：以检测系统阻抗模式启动储能变流器，储能变流器以负最大无功功率输出，待输出功率平稳后，计算当前的Rgi和Xgi，i=1,Rgi和Xgi为第i次测试时计算出的柴油机发电系统电阻和电抗；
S4：以一定步长逐步增大无功功率输出，直至达到储能变流器的正最大无功功率，并计算出每个功率等级时的Rgi和Xgi，i＞1；
S5: 计算平均值Rg和Xg；
S6：设置储能变流器输出电阻Rpcs=RgSg/Spcs和输出电抗Xpcs=XgSg/Spcs，其中Sg为柴油发电机的容量，Sg/Spcs为发电机与储能变流器的容量比。
2.如权利要求1所述的一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，其特征在于：所述的检测旋转坐标系在储能变流器未运行时与控制旋转坐标系无相差地同步旋转，在储能变流器运行后保持原来的步长旋转，即与柴油发电机电压Ug同步旋转，而控制旋转坐标系在储能变流器运行后与公共点Upcc保持一致。
3.如权利要求1所述的一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，其特征在于：Rgi和Xgi的具体计算式如下：
Rgi=|△P|/(Igdi^2+Igqi^2)；
Xgi=|△Q|/(Igdi^2+Igqi^2)；
△P=（Ugdi-Ugd0）Igdi-(Ugqi-Ugq0)Igqi；
△Q=（Ugdi-Ugd0）Igqi+(Ugqi-Ugq0)Igdi；
其中Ugdi、Ugqi、Igdi和Igqi分别表示第i次测试时公共点电压和运行电流在旋转坐标系DQ轴的分量，均通过检测旋转坐标系计算得出。
4.如权利要求1所述的一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，其特征在于：所述步骤S5计算平均值Rg和Xg时，首先统计所有功率等级下的Rgi和Xgi与平均值的偏离程度δ，然后剔除偏离度超过0.5的数据，进一步再剔除偏离度最大的两个数据，根据余下的数据计算出平均值Rg和Xg，其中，偏离程度δ=|Xi-Xavg|/ Xavg，其中Xi为第i次测试的数据，Xavg所有数据的平均值。
5.如权利要求4所述的一种与储能变流器并联均流的柴油发电机系统阻抗检测方法，其特征在于：若余下的数据组数低于5，则重新按照步骤S2~S5再次计算每个功率等级的Rgi和Xgi。
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