微網(wǎng)中P-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微網(wǎng)用P-f和Q-V下垂控制器，具體的，微網(wǎng)為單閉環(huán)反饋系統(tǒng)，在采用DSP芯片設(shè)計(jì)下垂控制器時(shí)，根據(jù)下垂控制器的原理構(gòu)建下垂控制的模塊，P和Q的大小由系統(tǒng)和負(fù)載決定，并加入saturation模塊，使得系統(tǒng)對(duì)故障或小擾動(dòng)有一定抗干擾能力。saturation模塊的作用是對(duì)輸入信號(hào)有上下范圍，如果輸入信號(hào)在上下范圍內(nèi)，正常輸出，如果超過范圍，輸出上限或者下限。本發(fā)明能有效地控制系統(tǒng)的電壓和頻率在一定的范圍內(nèi)，提高電能的利用率，達(dá)到保護(hù)用電設(shè)備安全的目的；同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)。
【專利說明】微網(wǎng)中p-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微網(wǎng)與智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種微網(wǎng)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的創(chuàng)新與進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能的使用也日趨頻繁，然而電能的穩(wěn)定性長(zhǎng)期存在的問題，尤其是對(duì)于微網(wǎng)這種小型分布式發(fā)電系統(tǒng)。同時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的分析一直是一個(gè)難點(diǎn)，因此對(duì)其進(jìn)行電壓頻率的穩(wěn)定性分析和控制是非常有必要的，這在推進(jìn)新技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，又能達(dá)到安全用電。傳統(tǒng)的微網(wǎng)下垂控制器中，P和Q的大小由系統(tǒng)和負(fù)載決定，如果電路出現(xiàn)故障或者受到小擾動(dòng)，由于控制器響應(yīng)速度快，不能及時(shí)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，造成用電設(shè)備的損壞，因此需要對(duì)該類型控制器進(jìn)行改進(jìn)，使得系統(tǒng)電壓和頻率更容易控制，從而為推進(jìn)微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和保護(hù)相關(guān)用電設(shè)備起到積極的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上要解決的技術(shù)問題，為實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)分布式發(fā)電中電壓和頻率的有效控制和調(diào)節(jié)，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的，本發(fā)明提出一種微網(wǎng)P-f和Q-V下垂控制器，具體是通過調(diào)節(jié)有功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的有功功率控制系統(tǒng)的頻率大小，通過調(diào)節(jié)無功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的無功功率控制系統(tǒng)的電壓大小，控制有功功率和無功功率在一定的范圍之內(nèi)，從而控制頻率和電壓在一定的范圍內(nèi)。
[0004]所述的微網(wǎng)為單閉環(huán)反饋系統(tǒng)，設(shè)計(jì)下垂控制器時(shí)，根據(jù)下垂控制器的原理搭建下垂控制的模塊，P和Q的大小由系統(tǒng)和負(fù)載決定，控制器中加入飽和模塊對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
[0005]所述的飽和模塊的作用是對(duì)輸入信號(hào)功功率和無功功率的上下范圍進(jìn)行限制，如果輸入信號(hào)在上下范圍內(nèi)，正常輸出，如果超過范圍，輸出上限或者下限值，從而控制頻率和電壓的范圍，使得在發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)頻率和電壓不會(huì)發(fā)生太大的變化，保護(hù)了用電設(shè)備的安全。。
[0006]所述的控制器采用DSP芯片TMS320LF2407A實(shí)現(xiàn)，通過檢測(cè)反饋控制器輸出電壓和頻率的大小來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障或者出現(xiàn)小擾動(dòng)，如果控制器輸出電壓和頻率處于上下限，此時(shí)檢測(cè)裝置及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的頻率和電壓，從而對(duì)系統(tǒng)更好的進(jìn)行控制和保護(hù)。
[0007]具體而言，具有如下的技術(shù)有益效果:
[0008](I)通過在下垂控制器中加入飽和模塊使整個(gè)系統(tǒng)更加安全、高效的工作。
[0009](2)具有較好的抗小擾動(dòng)特征，控制器穩(wěn)定性好。
[0010](3)系統(tǒng)為單閉環(huán)反饋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；[0012]圖2是下垂控制器的原理圖；
[0013]圖3是設(shè)計(jì)的下垂控制器單元結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明-微網(wǎng)中P-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)作詳細(xì)說明。
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，將直流電經(jīng)過逆變器逆變得到交流鋸齒波，再經(jīng)過低通濾波器輸出穩(wěn)定的正弦波；通過功率測(cè)量單元測(cè)量出系統(tǒng)的有功功率和無功功率，輸入給下垂控制器，下垂控制器通過有功功率控制頻率和無功功率控制電壓，輸出電壓和頻率再反饋給逆變器從而控制系統(tǒng)的頻率和電壓，通過檢測(cè)裝置控制器輸出的頻率和電壓等于上下限時(shí)，系統(tǒng)做出相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)，如果系統(tǒng)頻率和電壓變化范圍大將會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成危害，影響用電設(shè)備的壽命。
[0016]如圖2所示，下垂控制器的原理是利用分布式電源輸出有功功率和頻率呈線性關(guān)系而無功功率和電壓幅值呈線性關(guān)系的原理而進(jìn)行控制。圖2中，Pref, Qref, P、Q分別表示分布式電源的參考有功功率、參考無功功率，輸出有功功率和無功功率，Vref, Fref分別表示分布式電源的參考頻率和參考電壓幅值，m、η分別表示P-f下垂增益和Q-V下垂增益。下
垂控制器賺學(xué)織辦C$2表達(dá)。
[0017]如圖3所示，下垂控制器單元通過加入飽和(saturation)模塊控制輸入的有功功率和無功功率的范圍從而控制頻率和電壓的范圍，使得在發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)頻率和電壓不會(huì)發(fā)生太大的變化，保護(hù)了用電設(shè)備的安全；通過檢測(cè)裝置控制器輸出的頻率和電壓正好在上下限時(shí)，系統(tǒng)做出相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種微網(wǎng)控制用P-f和Q-V下垂控制器，所述的控制器采用了飽和限制單元控制輸出有功功率和無功功率從而有效控制反饋系統(tǒng)輸出電壓頻率的范圍，使得系統(tǒng)即使發(fā)生故障，系統(tǒng)的輸入電壓頻率也在一定的范圍之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)中Ρ-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的控制器設(shè)計(jì)單元通過調(diào)節(jié)有功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的有功功率控制系統(tǒng)的頻率大小，通過調(diào)節(jié)無功下垂增益的大小用系統(tǒng)輸出的無功功率控制系統(tǒng)的電壓大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)中Ρ-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的控制器設(shè)計(jì)單元輸出的電壓和頻率在一定的范圍，保護(hù)用電設(shè)備的安全，在電路發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)檢測(cè)出來，保護(hù)系統(tǒng)的安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)中P-f和Q-V下垂控制器的設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的控制器設(shè)計(jì)單元是通過當(dāng)下垂控制器輸出電壓和頻率上下限時(shí)，通過檢測(cè)裝置及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的頻率和電壓，系統(tǒng)做出相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。
【文檔編號(hào)】H02J3/12GK103545816SQ201310557642
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】肖朝霞, 趙倩宇 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)