Pcs储能变流器v/f与p/q模式无缝切换控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种切换控制装置，具体设及一种PCS储能变流器V/F与P/Q模式无 缝切换控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，人们对电力的需求量越来越大，电网的规模W及远距 离输送的电力容量均在不断增长。此时，集中式大电网成本高、运行难度大、可靠性低等缺 陷将随着电网规模的扩大日渐凸显，越来越不能满足人们对电力供应的质量及用电安全性 与可靠性的要求。近年来，由电网中单点故障引起的大规模停电事故频频发生，充分暴露出 了大电网系统的脆弱性，供电可靠性问题已引起各国人员的高度重视。此外，集中式大电网 发电系统不能跟踪电力负荷的变化，系统的灵活性相对较差。若为了短暂的峰荷建造发电 厂，所需花费很大，经济效益很低。为了节省投资，提高发电系统的安全性与灵活性，分布式 发电系统及微电网系统应运而生。
[0003]在分布式发电及微电网系统中，储能装置及PCS储能变流器是其重要组成部分， 可W有效实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷、提高电力设备运行效率、降低供电 成本。储能装置主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。PCS储能变流器实现储能装 置与电网之间的能量双向传递与转换，完成电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系 统稳定性等功能。同时，PCS储能变流器需要根据调度快速完成各种工作模式的切换，如从 V/F工作模式到P/Q工作模式的切换等。其中，如何实现PCS储能变流器在各种工作模式下 的无缝切换，提高PCS储能变流器系统在模式切换瞬间的工作稳定性是其控制的重点和难 点。
[0004] 因此，研究PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的无缝切换控制，保证储能 变流器在模式切换过程中系统稳定平滑过渡，对于实现储能系统应用在分布式和微电网领 域，提高其稳定性和可靠性具有重要的理论意义和实用价值。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝 切换控制装置，可实现PCS储能变流器从V/F工作模式到P/Q工作模式之间的无缝切换。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0007] PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，包括电流采集模块、第一电压 采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、 电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调 制模块；
[000引所述电流采集模块，用W采集PCS储能变流器中的滤波电感电流；
[0009]所述第一电压采集模块，用W采集PCS储能变流器输出电压；
[0010]所述第二电压采集模块，用W采集PCS储能变流器的连接公共点电压；
[0011] 所述参考信号计算模块，用W根据滤波电感电流和输出电压计算获得电压参考信 号的幅值信息和频率信息；
[0012] 所述相位同步模块，用W根据连接公共点电压和参考信号的频率信息对相位进行 同步，生成电压参考信号的相位信息；
[0013] 所述电压参考信号生成模块，用W根据电压参考信号的幅值信息和相位信息生成 电压参考信号；
[0014] 所述电压环调节模块，根据电压参考信号和输出电压生成一路基准信号；
[0015] 所述功率调度模块，用W生成另一路基准信号；
[0016] 所述第一切换开关设置在电压环调节模块和电流环调节模块之间，所述第二切换 开关设置在功率调度模块和电流环调节模块之间，通过第一切换开关和第二切换开关的切 换实现PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的切换；
[0017] 所述电流环调节模块，用W根据滤波电感电流和基准信号生成调制信号；
[001引所述脉宽调制模块，用W根据调制信号对载波信号进行脉宽调制，生成控制PCS储能变流器功率控制的控制信号。
[0019] 所述参考信号计算模块包括功率计算模块、电压-无功功率下垂控制调节模块和 频率-有功功率下垂控制调节模块；
[0020] 所述功率计算模块，用W根据滤波电感电流和输出电压计算获得有功功率和无功 功率；
[0021] 所述电压-无功功率下垂控制调节模块，用W根据无功功率和电压-无功下垂曲 线计算获得电压参考信号的幅值信息；
[0022] 所述频率-有功功率下垂控制调节模块，用W根据有功功率和频率-有功下垂曲 线计算获得电压参考信号的频率信息；
[0023] 所述电压-无功功率下垂控制调节模块的计算公式为，
[0024] Vr址=V*-q〇.kv
[0025] 式中，Vuf为电压参考信号的幅值信息，V%电压-无功下垂曲线中所对应的最大 电压，ky为电压-无功下垂系数；
[0026] 所述频率-有功功率下垂控制调节模块的计算公式为，
[0027] fref=f*-P〇 ?kf
[002引式中，fuf为电压参考信号的频率信息，ft为频率-有功下垂曲线中所对应的最大 频率，kf为频率-有功下垂系数。
[0029] 所述相位同步模块包括锁相模块、预同步模块和相位生成模块；
[0030] 所述锁相模块，用W从连接公共点电压中提取出相应的相位信息；
[0031] 所述预同步模块，用W根据锁相模块输出的相位信息和相位生成模块输出的电压 参考信号的相位信息计算获得频率调节信号；
[0032] 所述相位生成模块，用W根据频率调节信号和电压参考信号的频率信息计算获得 电压参考信号的相位信息。
[0033] 所述预同步模块的计算公式为，
[0034]
[00对式中，Af为频率调节信号，0p。为连接公共点电压的相位信息，0。为电压参考 信号的相位信息，kp为调节器比例系数，ki为调节器积分系数，i表示积分； S
[0036] 所述相位生成模块的计算公式为，
[0037]
【主权项】
1. PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，其特征在于：包括电流采集模 块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信 号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开 关和脉宽调制t吴块； 所述电流采集模块，用以采集PCS储能变流器中的滤波电感电流； 所述第一电压采集模块，用以采集PCS储能变流器输出电压； 所述第二电压采集模块，用以采集PCS储能变流器的连接公共点电压； 所述参考信号计算模块，用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得电压参考信号的 幅值彳目息和频率彳目息； 所述相位同步模块，用以根据连接公共点电压和参考信号的频率信息对相位进行同 步，生成电压参考信号的相位信息； 所述电压参考信号生成模块，用以根据电压参考信号的幅值信息和相位信息生成电压 参考信号； 所述电压环调节模块，根据电压参考信号和输出电压生成一路基准信号； 所述功率调度模块，用以生成另一路基准信号； 所述第一切换开关设置在电压环调节模块和电流环调节模块之间，所述第二切换开关 设置在功率调度模块和电流环调节模块之间，通过第一切换开关和第二切换开关的切换实 现PCS储能变流器在V/F和P/Q工作模式下的切换； 所述电流环调节模块，用以根据滤波电感电流和基准信号生成调制信号； 所述脉宽调制模块，用以根据调制信号对载波信号进行脉宽调制，生成控制PCS储能 变流器功率控制的控制信号。
2. 根据权利要求1所述的PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，其特征 在于：所述参考信号计算模块包括功率计算模块、电压-无功功率下垂控制调节模块和频 率 -有功功率下垂控制调节模块； 所述功率计算模块，用以根据滤波电感电流和输出电压计算获得有功功率和无功功 率； 所述电压-无功功率下垂控制调节模块，用以根据无功功率和电压-无功下垂曲线计 算获得电压参考信号的幅值信息； 所述频率-有功功率下垂控制调节模块，用以根据有功功率和频率-有功下垂曲线计 算获得电压参考信号的频率信息。
3. 根据权利要求2所述的PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，其特征 在于：所述电压-无功功率下垂控制调节模块的计算公式为， Vref =V*-q0*kv 式中，为电压参考信号的幅值信息，v#为电压-无功下垂曲线中所对应的最大电压，kv为电压-无功下垂系数； 所述频率-有功功率下垂控制调节模块的计算公式为，fref =f*-p0 ?kf 式中，fMf为电压参考信号的频率信息，f#为频率-有功下垂曲线中所对应的最大频率，kf为频率-有功下垂系数。
4. 根据权利要求1所述的PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，其特征 在于：所述相位同步模块包括锁相模块、预同步模块和相位生成模块； 所述锁相模块，用以从连接公共点电压中提取出相应的相位信息； 所述预同步模块，用以根据锁相模块输出的相位信息和相位生成模块输出的电压参考 信号的相位信息计算获得频率调节信号； 所述相位生成模块，用以根据频率调节信号和电压参考信号的频率信息计算获得电压 参考信号的相位信息。
5. 根据权利要求4所述的PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，其特征 在于：所述预同步模块的计算公式为，
式中，Af为频率调节信号，0p。。为连接公共点电压的相位信息，0。为电压参考信号 的相位信息，kp为调节器比例系数，ki为调节器积分系数，一表示积分； 所述相位生成模块的计算公式为，
其中，4#为电压参考信号的频率信息。
【专利摘要】本发明公开了PCS储能变流器V/F与P/Q模式无缝切换控制装置，包括电流采集模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、参考信号计算模块、相位同步模块、电压参考信号生成模块、电压环调节模块、电流环调节模块、功率调度模块、第一切换开关、第二切换开关和脉宽调制模块。本发明实现了PCS储能变流器从V/F工作模式到P/Q工作模式之间的无缝切换，在切换瞬间没有发生任何的电流或电压过冲等现象，整个PCS储能变流器系统始终保持稳定运行。
【IPC分类】H02J3-28
【公开号】CN104810841
【申请号】CN201510153114
【发明人】韦徵, 王彤, 宋飞, 谢磊
【申请人】南京南瑞太阳能科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月1日