Pcs儲(chǔ)能變流器v/f與p/q模式無(wú)縫切換控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種切換控制裝置，具體設(shè)及一種PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú) 縫切換控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力的需求量越來(lái)越大，電網(wǎng)的規(guī)模W及遠(yuǎn)距 離輸送的電力容量均在不斷增長(zhǎng)。此時(shí)，集中式大電網(wǎng)成本高、運(yùn)行難度大、可靠性低等缺 陷將隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大日漸凸顯，越來(lái)越不能滿(mǎn)足人們對(duì)電力供應(yīng)的質(zhì)量及用電安全性 與可靠性的要求。近年來(lái)，由電網(wǎng)中單點(diǎn)故障引起的大規(guī)模停電事故頻頻發(fā)生，充分暴露出 了大電網(wǎng)系統(tǒng)的脆弱性，供電可靠性問(wèn)題已引起各國(guó)人員的高度重視。此外，集中式大電網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)不能跟蹤電力負(fù)荷的變化，系統(tǒng)的靈活性相對(duì)較差。若為了短暫的峰荷建造發(fā)電 廠(chǎng)，所需花費(fèi)很大，經(jīng)濟(jì)效益很低。為了節(jié)省投資，提高發(fā)電系統(tǒng)的安全性與靈活性，分布式 發(fā)電系統(tǒng)及微電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]在分布式發(fā)電及微電網(wǎng)系統(tǒng)中，儲(chǔ)能裝置及PCS儲(chǔ)能變流器是其重要組成部分， 可W有效實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷、提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電 成本。儲(chǔ)能裝置主要實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存、釋放或快速功率交換。PCS儲(chǔ)能變流器實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝 置與電網(wǎng)之間的能量雙向傳遞與轉(zhuǎn)換，完成電力調(diào)峰、能源優(yōu)化、提高供電可靠性和電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性等功能。同時(shí)，PCS儲(chǔ)能變流器需要根據(jù)調(diào)度快速完成各種工作模式的切換，如從 V/F工作模式到P/Q工作模式的切換等。其中，如何實(shí)現(xiàn)PCS儲(chǔ)能變流器在各種工作模式下 的無(wú)縫切換，提高PCS儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)在模式切換瞬間的工作穩(wěn)定性是其控制的重點(diǎn)和難 點(diǎn)。
[0004] 因此，研究PCS儲(chǔ)能變流器在V/F和P/Q工作模式下的無(wú)縫切換控制，保證儲(chǔ)能 變流器在模式切換過(guò)程中系統(tǒng)穩(wěn)定平滑過(guò)渡，對(duì)于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用在分布式和微電網(wǎng)領(lǐng) 域，提高其穩(wěn)定性和可靠性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫 切換控制裝置，可實(shí)現(xiàn)PCS儲(chǔ)能變流器從V/F工作模式到P/Q工作模式之間的無(wú)縫切換。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，包括電流采集模塊、第一電壓 采集模塊、第二電壓采集模塊、參考信號(hào)計(jì)算模塊、相位同步模塊、電壓參考信號(hào)生成模塊、 電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊、電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊、功率調(diào)度模塊、第一切換開(kāi)關(guān)、第二切換開(kāi)關(guān)和脈寬調(diào) 制模塊；
[000引所述電流采集模塊，用W采集PCS儲(chǔ)能變流器中的濾波電感電流；
[0009]所述第一電壓采集模塊，用W采集PCS儲(chǔ)能變流器輸出電壓；
[0010]所述第二電壓采集模塊，用W采集PCS儲(chǔ)能變流器的連接公共點(diǎn)電壓；
[0011] 所述參考信號(hào)計(jì)算模塊，用W根據(jù)濾波電感電流和輸出電壓計(jì)算獲得電壓參考信 號(hào)的幅值信息和頻率信息；
[0012] 所述相位同步模塊，用W根據(jù)連接公共點(diǎn)電壓和參考信號(hào)的頻率信息對(duì)相位進(jìn)行 同步，生成電壓參考信號(hào)的相位信息；
[0013] 所述電壓參考信號(hào)生成模塊，用W根據(jù)電壓參考信號(hào)的幅值信息和相位信息生成 電壓參考信號(hào)；
[0014] 所述電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)電壓參考信號(hào)和輸出電壓生成一路基準(zhǔn)信號(hào)；
[0015] 所述功率調(diào)度模塊，用W生成另一路基準(zhǔn)信號(hào)；
[0016] 所述第一切換開(kāi)關(guān)設(shè)置在電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊和電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊之間，所述第二切換 開(kāi)關(guān)設(shè)置在功率調(diào)度模塊和電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊之間，通過(guò)第一切換開(kāi)關(guān)和第二切換開(kāi)關(guān)的切 換實(shí)現(xiàn)PCS儲(chǔ)能變流器在V/F和P/Q工作模式下的切換；
[0017] 所述電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊，用W根據(jù)濾波電感電流和基準(zhǔn)信號(hào)生成調(diào)制信號(hào)；
[001引所述脈寬調(diào)制模塊，用W根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，生成控制PCS儲(chǔ)能變流器功率控制的控制信號(hào)。
[0019] 所述參考信號(hào)計(jì)算模塊包括功率計(jì)算模塊、電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊和 頻率-有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊；
[0020] 所述功率計(jì)算模塊，用W根據(jù)濾波電感電流和輸出電壓計(jì)算獲得有功功率和無(wú)功 功率；
[0021] 所述電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊，用W根據(jù)無(wú)功功率和電壓-無(wú)功下垂曲 線(xiàn)計(jì)算獲得電壓參考信號(hào)的幅值信息；
[0022] 所述頻率-有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊，用W根據(jù)有功功率和頻率-有功下垂曲 線(xiàn)計(jì)算獲得電壓參考信號(hào)的頻率信息；
[0023] 所述電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊的計(jì)算公式為，
[0024] Vr址=V*-q〇.kv
[0025] 式中，Vuf為電壓參考信號(hào)的幅值信息，V%電壓-無(wú)功下垂曲線(xiàn)中所對(duì)應(yīng)的最大 電壓，ky為電壓-無(wú)功下垂系數(shù)；
[0026] 所述頻率-有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊的計(jì)算公式為，
[0027] fref=f*-P〇 ?kf
[002引式中，fuf為電壓參考信號(hào)的頻率信息，ft為頻率-有功下垂曲線(xiàn)中所對(duì)應(yīng)的最大 頻率，kf為頻率-有功下垂系數(shù)。
[0029] 所述相位同步模塊包括鎖相模塊、預(yù)同步模塊和相位生成模塊；
[0030] 所述鎖相模塊，用W從連接公共點(diǎn)電壓中提取出相應(yīng)的相位信息；
[0031] 所述預(yù)同步模塊，用W根據(jù)鎖相模塊輸出的相位信息和相位生成模塊輸出的電壓 參考信號(hào)的相位信息計(jì)算獲得頻率調(diào)節(jié)信號(hào)；
[0032] 所述相位生成模塊，用W根據(jù)頻率調(diào)節(jié)信號(hào)和電壓參考信號(hào)的頻率信息計(jì)算獲得 電壓參考信號(hào)的相位信息。
[0033] 所述預(yù)同步模塊的計(jì)算公式為，
[0034]
[00對(duì)式中，Af為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，0p。為連接公共點(diǎn)電壓的相位信息，0。為電壓參考 信號(hào)的相位信息，kp為調(diào)節(jié)器比例系數(shù)，ki為調(diào)節(jié)器積分系數(shù)，i表示積分； S
[0036] 所述相位生成模塊的計(jì)算公式為，
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，其特征在于：包括電流采集模 塊、第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊、參考信號(hào)計(jì)算模塊、相位同步模塊、電壓參考信 號(hào)生成模塊、電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊、電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊、功率調(diào)度模塊、第一切換開(kāi)關(guān)、第二切換開(kāi) 關(guān)和脈寬調(diào)制t吳塊； 所述電流采集模塊，用以采集PCS儲(chǔ)能變流器中的濾波電感電流； 所述第一電壓采集模塊，用以采集PCS儲(chǔ)能變流器輸出電壓； 所述第二電壓采集模塊，用以采集PCS儲(chǔ)能變流器的連接公共點(diǎn)電壓； 所述參考信號(hào)計(jì)算模塊，用以根據(jù)濾波電感電流和輸出電壓計(jì)算獲得電壓參考信號(hào)的 幅值彳目息和頻率彳目息； 所述相位同步模塊，用以根據(jù)連接公共點(diǎn)電壓和參考信號(hào)的頻率信息對(duì)相位進(jìn)行同 步，生成電壓參考信號(hào)的相位信息； 所述電壓參考信號(hào)生成模塊，用以根據(jù)電壓參考信號(hào)的幅值信息和相位信息生成電壓 參考信號(hào)； 所述電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)電壓參考信號(hào)和輸出電壓生成一路基準(zhǔn)信號(hào)； 所述功率調(diào)度模塊，用以生成另一路基準(zhǔn)信號(hào)； 所述第一切換開(kāi)關(guān)設(shè)置在電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊和電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊之間，所述第二切換開(kāi)關(guān) 設(shè)置在功率調(diào)度模塊和電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊之間，通過(guò)第一切換開(kāi)關(guān)和第二切換開(kāi)關(guān)的切換實(shí) 現(xiàn)PCS儲(chǔ)能變流器在V/F和P/Q工作模式下的切換； 所述電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊，用以根據(jù)濾波電感電流和基準(zhǔn)信號(hào)生成調(diào)制信號(hào)； 所述脈寬調(diào)制模塊，用以根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，生成控制PCS儲(chǔ)能 變流器功率控制的控制信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，其特征 在于：所述參考信號(hào)計(jì)算模塊包括功率計(jì)算模塊、電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊和頻 率 -有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊； 所述功率計(jì)算模塊，用以根據(jù)濾波電感電流和輸出電壓計(jì)算獲得有功功率和無(wú)功功 率； 所述電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊，用以根據(jù)無(wú)功功率和電壓-無(wú)功下垂曲線(xiàn)計(jì) 算獲得電壓參考信號(hào)的幅值信息； 所述頻率-有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊，用以根據(jù)有功功率和頻率-有功下垂曲線(xiàn)計(jì) 算獲得電壓參考信號(hào)的頻率信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，其特征 在于：所述電壓-無(wú)功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊的計(jì)算公式為， Vref =V*-q0*kv 式中，為電壓參考信號(hào)的幅值信息，v#為電壓-無(wú)功下垂曲線(xiàn)中所對(duì)應(yīng)的最大電壓，kv為電壓-無(wú)功下垂系數(shù)； 所述頻率-有功功率下垂控制調(diào)節(jié)模塊的計(jì)算公式為，fref =f*-p0 ?kf 式中，fMf為電壓參考信號(hào)的頻率信息，f#為頻率-有功下垂曲線(xiàn)中所對(duì)應(yīng)的最大頻率，kf為頻率-有功下垂系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，其特征 在于：所述相位同步模塊包括鎖相模塊、預(yù)同步模塊和相位生成模塊； 所述鎖相模塊，用以從連接公共點(diǎn)電壓中提取出相應(yīng)的相位信息； 所述預(yù)同步模塊，用以根據(jù)鎖相模塊輸出的相位信息和相位生成模塊輸出的電壓參考 信號(hào)的相位信息計(jì)算獲得頻率調(diào)節(jié)信號(hào)； 所述相位生成模塊，用以根據(jù)頻率調(diào)節(jié)信號(hào)和電壓參考信號(hào)的頻率信息計(jì)算獲得電壓 參考信號(hào)的相位信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，其特征 在于：所述預(yù)同步模塊的計(jì)算公式為，
式中，Af為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，0p。。為連接公共點(diǎn)電壓的相位信息，0。為電壓參考信號(hào) 的相位信息，kp為調(diào)節(jié)器比例系數(shù)，ki為調(diào)節(jié)器積分系數(shù)，一表示積分； 所述相位生成模塊的計(jì)算公式為，
其中，4#為電壓參考信號(hào)的頻率信息。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了PCS儲(chǔ)能變流器V/F與P/Q模式無(wú)縫切換控制裝置，包括電流采集模塊、第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊、參考信號(hào)計(jì)算模塊、相位同步模塊、電壓參考信號(hào)生成模塊、電壓環(huán)調(diào)節(jié)模塊、電流環(huán)調(diào)節(jié)模塊、功率調(diào)度模塊、第一切換開(kāi)關(guān)、第二切換開(kāi)關(guān)和脈寬調(diào)制模塊。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了PCS儲(chǔ)能變流器從V/F工作模式到P/Q工作模式之間的無(wú)縫切換，在切換瞬間沒(méi)有發(fā)生任何的電流或電壓過(guò)沖等現(xiàn)象，整個(gè)PCS儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類(lèi)】H02J3-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104810841
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510153114
【發(fā)明人】韋徵, 王彤, 宋飛, 謝磊
【申請(qǐng)人】南京南瑞太陽(yáng)能科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日