CN109687505A - 一种多变流器并联的频率控制方法及装置 - Google Patents

一种多变流器并联的频率控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109687505A
CN109687505A CN201811383907.5A CN201811383907A CN109687505A CN 109687505 A CN109687505 A CN 109687505A CN 201811383907 A CN201811383907 A CN 201811383907A CN 109687505 A CN109687505 A CN 109687505A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
control
current transformer
parallel connection
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811383907.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109687505B (zh
Inventor
肖飞
王林
黄辉
曹建博
唐启迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Xuji Group Co Ltd, XJ Electric Co Ltd, Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201811383907.5A priority Critical patent/CN109687505B/zh
Publication of CN109687505A publication Critical patent/CN109687505A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109687505B publication Critical patent/CN109687505B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多变流器并联的频率控制方法及装置，属于微电网控制技术领域，通过控制主变流器工作在定频控制模式、从变流器工作在频率偏差控制模式，当负荷未超出主变流器的额定容量时不投入从变流器，而是处于热备用状态，当负荷超出主变流器的额定容量，使微电网系统的频率发生偏移时投入从变流器，实现了多变流器并联的微电网系统的频率稳定控制，同时，可减少变流器低效、高谐波的轻载运行工况，提升微电网系统的运行效率和电能质量。

Description

一种多变流器并联的频率控制方法及装置
技术领域
本发明属于微电网控制技术领域，具体涉及一种多变流器并联的频率控制方法及装置。
背景技术
微电网有助于提高配电系统对分布式电源的接纳能力，优化配电网运行方式；在电网故障时，可保证关键负荷供电；可提高供电可靠性可用于解决偏远地区、海岛和荒漠中用户的供电问题，因具备多方面的优点，微电网的发展受到了高度重视。
对于交流的微电网系统(包括1台主变流器和N台从变流器，N≥1)，频率稳定是系统可靠运行的必要条件。对于多变流器并联的微电网系统，无互联线的频率控制是研究热点，同时也是技术难点，最常见的是采用有功-频率下垂控制：系统中参与频率控制的变流器根据下垂曲线和检测的频率自适应调整输出功率，控制频率的同时实现各变流器的功率均分。例如，公布号为CN107346896A的中国专利申请提出了“一种光储微电网系统储能变流器主从并联控制方法”，该控制方法在控制时是将所有变流器的功率均分，即所有变流器均处于投入运行状态，当负荷较小时，将导致变流器处于低效、高谐波的轻载运行工况，对微电网的运行效率和电能质量产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种多变流器并联的频率控制方法及装置，以解决目前多变流器的微电网系统中各变流器处于低效、高谐波的运行工况导致微电网的运行效率低、电能质量差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种多变流器并联的频率控制方法，包括以下步骤：
1)控制并联设置的至少两个变流器中的主变流器工作在定频控制模式、从变流器工作在频率偏差控制模式；
2)当负荷未超出主变流器的额定容量时，控制从变流器不投入运行，处于热备用状态；
3)当负荷超出主变流器的额定容量导致微电网系统的频率发生偏移时，控制从变流器投入运行。
为解决上述技术问题，本发明还提出一种多变流器并联的频率控制装置，包括存储器和处理器，以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相耦合，处理器执行计算机程序时实现以上步骤1)、步骤2)和步骤3)。
本发明通过控制主变流器工作在定频控制模式、从变流器工作在频率偏差控制模式，当负荷未超出主变流器的额定容量时不投入从变流器，而是处于热备用状态，当负荷超出主变流器的额定容量，使微电网系统的频率发生偏移时投入从变流器，实现了多变流器并联的微电网系统的频率稳定控制，同时，可减少变流器低效、高谐波的轻载运行工况，提升微电网系统的运行效率和电能质量。
为提升微电网系统的运行效率和电能质量，步骤1)中，分级设置各从变流器工作在频率偏差控制模式中的目标频率，各目标频率均在微电网系统的频率允许运行范围内；步骤3)中根据微电网系统的频率偏移程度控制从变流器逐级投入运行。
为提升微电网系统的运行效率，当负荷恢复至主变流器的额定容量以下时，控制投入运行的各从变流器逐级退出运行。
为保证微电网系统的频率稳定控制，上述定频控制模式的目标频率为微电网系统的额定频率。
为达到主变流器的控制目的，上述定频控制模式包括：
采用PI控制器对频率进行闭环控制，PI控制器的输出作为主变流器的输出功率目标值，主变流器的输出功率目标值不超过主变流器的额定容量。
为达到从变流器的控制目的，上述频率偏差控制模式包括：
采用PI控制器对频率进行闭环控制，PI控制器的输出作为从变流器的输出功率目标值，从变流器的输出功率目标值的下限为0、上限为从变流器的额定容量。
附图说明
图1是本发明的多变流器并联的频率控制流程图；
图2是本发明的主变流器的定频控制框图；
图3是本发明的从变流器的频率偏差控制框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明针对1台主变流器和N台从变流器并联的微电网系统，微电网系统的额定频率fn为50Hz，主机(即主变流器)的容量不低于从机(即从变流器)的容量，提出一种多变流器并联的频率控制方法，包括以下步骤，如图1所示：
正常运行时，控制主机工作于定频控制模式，控制从机工作在频率偏差控制模式。当负荷不超过主机额定容量时，主机为负荷提供功率支撑，系统频率稳定在额定频率fn，控制从机不投入运行，从机工作于热备用状态，即从机与电网没有有功功率交换，从机与电网连接支路上设置的接触器、断路器等并网开关均闭合，保持从机与电网的连接，从机中的开关管均处于关断状态，从机连接的储能电池或其他直流源处于运行状态。
主机的定频控制模式如图2所示，主机的目标频率设定为fn，采样主机的交流端口电压，经锁相环或锁频环计算得到交流端口的实测频率f，目标频率fn与实测频率f之差经过PI控制器，计算得到主机输出功率目标值P。稳态时主机输出功率目标值P与负荷功率一致，使微电网系统中频率达到动态平衡，输出功率目标值P限定在主机额定容量范围内。
从机的频率偏差控制模式如图3所示，分级设置从机的目标频率，第i台从机的目标频率设定为fn-Δfi(i＝1,2,…,N)；各从机对应的Δfi可以为等差设置，如Δf1＝0.02Hz，Δf2＝0.04Hz，Δf3＝0.06Hz，…，当然，也可以根据微电网系统的具体需求进行调整。
采样第i台从机(称从机i)的交流端口电压，经锁相环或锁频环计算得到交流端口的实测频率fi，目标频率fn-Δfi与实测频率fi之差经PI控制器，计算得到从机i的输出功率目标值Pi。稳态时，P+P1+P2+…+Pi与负荷功率一致，微电网系统中频率达到动态平衡，稳定在fn-Δfi。从机i输出功率目标值Pi设定下限为0，设定上限为从机额定容量。
当负荷恢复至主机的额定容量以下时，控制投入运行的各从机逐级退出运行，各从机逐级退出运行包括：
当微电网系统中频率高于从机的目标频率fn-Δfi时，从机的功率目标值Pi将达到下限0，当从机的功率目标值Pi达到下限0时，设置延时防抖，延时结束后，控制对应的从机转为热备用状态。
以三机并联的微电网系统为例，一台主机，两台从机，设Δf1＝0.02Hz，Δf2＝0.04Hz，当负荷超出主机额定容量，微电网系统因功率缺额导致频率持续降低，当频率降至49.98Hz以下时，从机1从热备用状态转为运行状态，在其额定容量范围内为主机提供功率缺额，将频率稳定控制在49.98Hz。这种工况下，主机以额定功率运行，从机2维持热备用状态。
若负荷超出主机和从机1的额定容量之和，微电网系统中频率将继续下降，当频率降至49.96Hz，从机2从热备用状态转为运行，在其额定容量范围内为主机和从机1提供功率缺额，将频率稳定控制在49.96Hz，这种工况下，主机和从机1以额定功率运行。
当一部分负荷切出，切出后剩余的负荷低于主机和从机1额定容量之和后，微电网系统中频率将恢复至49.98Hz，这种工况下，主机以额定功率运行，从机1提供主机功率缺额，从机2的功率目标值P2将达到下限0，延时一段时间后，从机2转为热备用状态。
当切出后剩余的负荷低于主机额定容量后，微电网系统中频率将恢复至50Hz，这种工况下，主机通过定频控制模式为负荷提供功率，从机1的功率目标值P1将达到下限0，延时一段时间后，从机1转为热备用状态。
本发明通过控制主机运行于定频控制模式，目标频率为系统额定频率，控制各从机运行于频率偏差控制模式，分级设置目标频率，系统轻载时处于热备用状态。当负荷超出主机额定容量导致系统频率发生偏移时，各从机根据频率偏移程度逐级投入；负荷低于主机额定容量后，系统频率恢复时，控制各从机自动逐级退出运行，转为热备用状态。本发明在实现多变流器并联的微电网系统频率稳定控制的同时，可减少变流器低效、高谐波的轻载运行工况，提升系统运行效率和电能质量。
对应上述频率控制方法，本发明还提出一种多变流器并联的频率控制装置，包括存储器和处理器，以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相耦合，处理器执行计算机程序时实现上述频率控制方法。
上述频率控制装置，实际上是基于本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，可以应用到计算机中，上述装置即为与方法流程相对应的处理进程。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。

Claims (7)

1.一种多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
1)控制并联设置的至少两个变流器中的主变流器工作在定频控制模式、从变流器工作在频率偏差控制模式；
2)当负荷未超出主变流器的额定容量时，控制从变流器不投入运行，处于热备用状态；
3)当负荷超出主变流器的额定容量导致微电网系统的频率发生偏移时，控制从变流器投入运行。
2.根据权利要求1所述的多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，步骤1)中，分级设置各从变流器工作在频率偏差控制模式中的目标频率，各目标频率均在微电网系统的频率允许运行范围内；步骤3)中根据微电网系统的频率偏移程度控制从变流器逐级投入运行。
3.根据权利要求2所述的多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，当负荷恢复至主变流器的额定容量以下时，控制投入运行的各从变流器逐级退出运行。
4.根据权利要求1所述的多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，所述定频控制模式的目标频率为微电网系统的额定频率。
5.根据权利要求1或4所述的多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，所述定频控制模式包括：
采用PI控制器对频率进行闭环控制，PI控制器的输出作为主变流器的输出功率目标值，主变流器的输出功率目标值不超过主变流器的额定容量。
6.根据权利要求1所述的多变流器并联的频率控制方法，其特征在于，所述频率偏差控制模式包括：
采用PI控制器对频率进行闭环控制，PI控制器的输出作为从变流器的输出功率目标值，从变流器的输出功率目标值的下限为0、上限为从变流器的额定容量。
7.一种多变流器并联的频率控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述的多变流器并联的频率控制方法。
CN201811383907.5A 2018-11-20 2018-11-20 一种多变流器并联的频率控制方法及装置 Active CN109687505B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811383907.5A CN109687505B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种多变流器并联的频率控制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811383907.5A CN109687505B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种多变流器并联的频率控制方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109687505A true CN109687505A (zh) 2019-04-26
CN109687505B CN109687505B (zh) 2020-12-08

Family

ID=66184822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811383907.5A Active CN109687505B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种多变流器并联的频率控制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109687505B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042961A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Toshiba Corp 電力系統負荷周波数制御システム
CN103730908A (zh) * 2013-10-30 2014-04-16 国家电网公司 一种规模化离网型微电网中储能换流器控制方法
CN106655223A (zh) * 2016-12-12 2017-05-10 国网北京市电力公司 分析电网独立控制区运行方法以及装置
CN107634525A (zh) * 2017-11-03 2018-01-26 中国南方电网有限责任公司 背靠背直流互联方式下总调与中调的协调控制方法
CN108123474A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 张叡 一种单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042961A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Toshiba Corp 電力系統負荷周波数制御システム
CN103730908A (zh) * 2013-10-30 2014-04-16 国家电网公司 一种规模化离网型微电网中储能换流器控制方法
CN108123474A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 张叡 一种单相并联逆变器的并网和孤岛控制方法
CN106655223A (zh) * 2016-12-12 2017-05-10 国网北京市电力公司 分析电网独立控制区运行方法以及装置
CN107634525A (zh) * 2017-11-03 2018-01-26 中国南方电网有限责任公司 背靠背直流互联方式下总调与中调的协调控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚亮: "多能互补发电系统频率控制研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109687505B (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110011329B (zh) 含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法
CN108832646B (zh) 一种适用于可动态重构电池储能系统的管理系统及其方法
CN103138290B (zh) 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法
CN105207258B (zh) 一种光伏直流微电网能量协调控制装置
WO2018024234A1 (zh) 功率控制方法、装置、逆变器设备及电站控制器
CN105305480A (zh) 混合储能直流微网分层控制方法
CN106026195B (zh) 一种微电网群同期合闸并网的控制方法
CN103701155A (zh) 一种光伏并网逆变器有功调度控制方法
CN108683193B (zh) 一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置
Xiao et al. Flat tie-line power scheduling control of grid-connected hybrid microgrids
CN109768554B (zh) 交直流混合的分布式能源系统测试平台场景控制切换方法
CN109659941B (zh) 一种交直流混合微电网自治控制方法及系统
CN104979849A (zh) 一种适用于用户侧微电网的并网运行控制方法
CN114498748A (zh) 含电压受控源的新能源场站主动支撑协调控制方法及系统
TWI572107B (zh) 多微電網供電系統與控制方法
CN109888845A (zh) 一种交直流混合微电网
CN109638864B (zh) 一种智能电网的控制系统
CN113113912B (zh) 四端口能量路由器的多模态协同控制方法及系统
CN110350538A (zh) 一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法
Khairalla et al. Enhanced control strategy and energy management for a photovoltaic system with hybrid energy storage based on self-adaptive bonobo optimization
CN103606965B (zh) 一种基于准实时同步信号的储能逆变器的联网控制方法
CN111934307A (zh) 一种用于直流配电网的扁平化运行控制方法及系统
CN110752619A (zh) 一种分布式电源即插即用控制方法和装置
CN111009928A (zh) 一种离网型微电网主电源主动切换控制方法
CN108054777B (zh) 风电制氢控制策略生成方法、装置、存储介质和计算设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant