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一种直流微电网直流电压波动同步消除系统及方法  

2016-10-25 11:36:58|  分类: 生产工艺 |  标签: |举报 |字号 订阅

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今天为您介绍一种直流微电网直流电压波动同步消除系统及方法,该发明专利申请单位为国家电网公司。

  本发明公开了一种直流微电网直流电压波动同步消除系统及方法,包括:直流微电网中位于不同位置的单相交流负荷、DC-AC变换器、通讯通道、主控制器和从控制器;每一个单相交流负荷均连接与其相对应的DC-AC变换器,所述DC-AC变换器连接同一条直流母线,每一个DC-AC变换器均由控制器独立控制;所述控制器之间能够通过通讯通道进行通信。本发明有益效果:在不增加其他功率装置的基础上,减小直流微电网中大量单相交流负荷对直流电压的影响,改善直流微电网的电能质量。

  技术背景

  近年来,随着新能源和电力电子技术的发展,现有的低压交流电网将面临分布式 能源的接入、电力电子负载接入、潮流控制复杂化、稳定性、经济性等诸多挑战,直流微电网 逐渐显现其优势,典型的直流微电网结构如图1所示。分布式电源的应用使传统的配电网扩 展出了发电的功能。分布式电源主要有储能电池、光伏电池、风力发电机等,将这些分布式 电源接入交流电网的电力电子装置控制复杂、成本高,而接入直流微电网只需简单的DC-DC 变换器或AC-DC变换器,控制简单,稳定性高。同时,随着负载形式的改变,越来越多的负载 需要直流供电,例如数据中心、电动汽车充电站、LED照明、变频电机等,接入传统交流电网 需使用AC-DC变换装置,而接入直流微电网只需简单的DC-DC装置。与交流电网相比,直流微 电网的电能质量只取决于直流电压,控制简单。因此,直流微电网是未来低压电网领域的重要发展方向。

  当直流微电网中存在大量的单相交流负荷时,由于单相功率存在二次波动,会造成直流电压的较大波动。为减小直流电压的波动,现有方法提出增加直流电容的方案,但所使用电容容值较大,电容成本高,且电容寿命受环境影响较大,降低了直流微电网系统的可靠性。

  也有文献提出可通过改进并网控制器的控制方法来减小直流电压波动,该方法在 二次波动频率较小时有一定效果,但当二次波动频率较高时,由于该方法控制带宽有效,无法减小直流电压波动。

  发明具体情况:

  1 .一种直流微电网直流电压波动同步消除系统,其特征是,包括:直流微电网中位于不 同位置的单相交流负荷、DC-AC变换器、通讯通道、主控制器和从控制器;每一个单相交流负荷均连接与其相对应的DC-AC变换器,所述DC-AC变换器连接同一条 直流母线,每一个DC-AC变换器均由控制器独立控制;所述控制器之间能够通过通讯通道进 行通信; 设定主控制器和从控制器,所述主控制器接收所有从控制器发送的参数,计算出能够 让直流微电网电压波动最小时的每个DC-AC变换器分组信息;主控制器给各个从控制器发 送包含分组信息的分组信号和调整信号,控制从控制器交流参考电压的相位,进而控制相 应的DC-AC变换器的输出。

  2.如权利要求1所述的一种直流微电网直流电压波动同步消除系统,其特征是,所述从控制器将与其连接的DC-AC变换器的输出视在功率和频率参数通过通讯通道发送给主控制器。

  3.如权利要求1所述的一种直流微电网直流电压波动同步消除系统,其特征是,所述通讯通道为直流微电网中现有的通讯通道,或者单独装设的通讯通道。


 4.一种如权利要求1所述的直流微电网直流电压波动同步消除系统的实现方法,其特征是,包括以下步骤:

  技术领域

  本发明涉及直流配电网电压纹波消除技术领域,尤其涉及一种直流微电网直流电压波动同步消除系统及方法。

发明内容

  本发明的目的就是为了解决上述技术问题,提供了一种直流微电网直流电压波动同步消除系统及方法,该系统及方法无需增加额外的功率器件,无需改变直流电网的控制 参数,仅需增加简单的通讯装置或利用直流微电网中现有的通讯装置。

  为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

  一种直流微电网直流电压波动同步消除系统,包括:直流微电网中位于不同位置的单相交流负荷、DC-AC变换器、通讯通道、主控制器和从控制器;

  每一个单相交流负荷均连接与其相对应的DC-AC变换器,所述DC-AC变换器连接同一条直流母线,每一个DC-AC变换器均由控制器独立控制;所述控制器之间能够通过通讯通道进行通信;

  设定主控制器和从控制器,所述主控制器接收所有从控制器发送的参数,计算出 能够让直流微电网电压波动最小时的每个DC-AC变换器分组信息;主控制器给各个从控制 器发送包含分组信息的分组信号和调整信号,控制从控制器交流参考电压的相位,进而控制相应的DC-AC变换器的输出。

  进一步地,所述从控制器将与其连接的DC-AC变换器的输出视在功率和频率参数通过通讯通道发送给主控制器。

  进一步地,所述通讯通道为直流微电网中现有的通讯通道,或者单独装设的通讯通道。

  一种直流微电网直流电压波动同步消除系统的实现方法,包括以下步骤:

  (1)从所有的DC-AC变换器的控制器中设定其中一个控制器作为主控制器,其余 DC-AC变换器的控制器作为从控制器m(m=2,… ,N);

  (2)从控制器分别获取所控制DC-AC变换器的输出视在功率Sm和频率fm;并将获取 的参数发送至主控制器;

  (3)主控制器接收从控制器发送的参数,并结合自己所控制的DC-AC变换器的输出 视在功率S1和频率f1,计算出让直流微电网电压波动最小时的每个DC-AC变换器的分组信 息;

  (4)主控制器将计算出的分组信息发送给从控制器,从控制器接收并识别出是分 组信息,并将相位值存储;

  (5)主控制器每隔设定时间向从控制器发送一次调整信号,从控制器接收并识别 出是调整信号,并立刻根据步骤(4)中存储的分组信息计算并调整交流参考电压的相位。

  进一步地,所述步骤(3)中,计算出让直流微电网电压波动最小时的每个DC-AC变 换器的分组信息的方法具体为:

  (2-1)根据频率fm将N个DC-AC变换器分成W组,频率相同的变换器一组,每一组变 换器的总数量定义为Lu(u=1,… ,W),且满足:所有组DC-AC变换器数量的总和为N;

  (2-2)将本组DC-AC变换器再分成两组,数量分别记为Lu1和Lu2,让两组DC-AC变换 器的视在功率和Ssum1,Ssum2尽量接近。

  进一步地,所述步骤(2-2)中的分组方法具体为:

  (a)将本组的视在功率相加,计算出视在功率总和的一半Ssum/2;

  (b)将本组DC-AC变换器按照视在功率从大到小排序;

  (c)将经过排序后的视在功率从最小值进行叠加,直至加到第Lu1个视在功率时,所 得到的Ssum1最接近Ssum/2;

  (d)排序后的前Lu1个变换器为1组,其余变换器为第2组。

  主控制器对应的DC-AC变换器每经过2f1个瞬时功率周期,在瞬时功率的某个设定相位处发送同步信号。

  进一步地,所述步骤(5)中主控制器每隔设定时间向从控制器发送一次调整信号的具体方法为:

  (1)在不增加其他功率装置的基础上,减小直流微电网中大量单相交流负荷对直 流电压的影响,改善直流微电网的电能质量。

  (2)直流电网直流侧的电容值可以降低,将低直流电网的设备成本,同时增加直流 微电网的运行可靠性。


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