適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能、光伏等分布式發(fā)電作為清潔能源，具有投資小、發(fā)電方式靈活等優(yōu)點，并網(wǎng)后可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、靈活性，適合于可持續(xù)發(fā)展。然而風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等通常需要經(jīng)過采用電力電子器件的變流器并入電網(wǎng)，變流器會對電網(wǎng)產(chǎn)生許多不良影響，同時電網(wǎng)故障也會影響變流器的正常運行。因此需要一種能按照測試要求模擬電網(wǎng)特性的裝置，即電網(wǎng)模擬器。
[0003]國外對該項研究較完善并已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品化階段，可是性能優(yōu)良的電網(wǎng)模擬裝置價格非常昂貴，難以滿足普通測試使用的要求。而國內(nèi)對電網(wǎng)模擬器的研究并不系統(tǒng)，已有的電網(wǎng)模擬器功能繁雜，控制較為復(fù)雜，沒有專門開展針對光伏發(fā)電等中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器研究工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法，其控制易于實現(xiàn)，可模擬多種電網(wǎng)故障，逆變環(huán)節(jié)最高開關(guān)頻率可調(diào)，適合中小容量分布式電源接入測試。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的一種適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:將380V市電通過變壓器接入電網(wǎng)模擬器整流環(huán)節(jié)，使整流環(huán)節(jié)直流側(cè)電壓穩(wěn)定在400V ;整流環(huán)節(jié)容量大于電網(wǎng)模擬器額定容量；
[0007]步驟2:根據(jù)測試要求生成逆變環(huán)節(jié)給定信號；
[0008]步驟3:將給定信號用于逆變環(huán)節(jié)，整流環(huán)節(jié)直流側(cè)作為逆變環(huán)節(jié)直流電壓源，通過電壓滯環(huán)控制生成跟隨給定信號的輸出電壓；
[0009]步驟4:調(diào)節(jié)電壓滯環(huán)的環(huán)寬，控制最高開關(guān)頻率在設(shè)定范圍內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，所述最高開關(guān)頻率的設(shè)定范圍設(shè)定為1kHz?15kHz。以保證在易于實現(xiàn)的同時具有較小的環(huán)寬。
[0011]優(yōu)選地，在所述步驟I中，整流環(huán)節(jié)控制策略采用電壓電流雙閉環(huán)控制，調(diào)制方式采用SPffM調(diào)制，使整流環(huán)節(jié)直流側(cè)電壓大于整流環(huán)節(jié)交流側(cè)電壓峰值，并實現(xiàn)四象限運行。
[0012]優(yōu)選地，變壓器二次側(cè)選擇為相電壓有效值為11(^，直流側(cè)電壓選擇為40(^，整流環(huán)節(jié)額定容量為lOkVA，拓?fù)溥x擇為電壓型三相橋式電路，整流環(huán)節(jié)交流側(cè)電感為6mH，直流側(cè)電容為800 yF，雙閉環(huán)控制阻尼比ζ為0.707，調(diào)節(jié)PI參數(shù)使額定負(fù)載下直流側(cè)電壓誤差在0.1s內(nèi)穩(wěn)定在2%以內(nèi)。
[0013]優(yōu)選地，所述給定信號包括:
[0014]-正常電壓，正常電壓的額定相電壓為220V，頻率為50Hz；
[0015]-電壓跌落，電壓跌落的跌落深度范圍為0%?100%;
[0016]-電壓變動，電壓變動深度為0%?100%;
[0017]-頻率突變，頻率突變的偏移頻率范圍為30Hz?70Hz;
[0018]-頻率漸變，頻率漸變的偏移頻率范圍為30Hz?70Hz;
[0019]-波形畸變，波形畸變的諧波次數(shù)為I?15次；
[0020]-三相不平衡電壓，其中，將正序、負(fù)序分量dq軸電壓進(jìn)行dq-abc變換后與零序分量相加得到三相不平衡電壓。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述電壓滯環(huán)控制，具體為:
[0022]輸出電壓經(jīng)過采樣后與給定信號進(jìn)行相減，當(dāng)差值大于正給定值時使輸出電壓下降；當(dāng)差值小于負(fù)給定值時使輸出電壓上升。
[0023]優(yōu)選地，在所述步驟4中，將給定信號與輸出電壓用比較器進(jìn)行比較得到方波，一正一負(fù)兩個方波的時長即為一個開關(guān)周期，開關(guān)周期的倒數(shù)即為開關(guān)頻率；測量電壓過零點時間以改變正給定值、負(fù)給定值的初始值，從而改變環(huán)寬和開關(guān)頻率。
[0024]優(yōu)選地，在所述步驟4中:
[0025]當(dāng)開關(guān)周期小于0.077ms時，增加步驟3中所述正給定值、負(fù)給定值的絕對值，返回步驟3繼續(xù)執(zhí)行；
[0026]當(dāng)該開關(guān)周期大于0.083ms時，減小步驟3中所述正給定值、負(fù)給定值的絕對值，返回步驟3繼續(xù)執(zhí)行。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0028]1、電網(wǎng)模擬器的控制策略易于實現(xiàn)。整流環(huán)節(jié)采用SPffM調(diào)制、雙閉環(huán)控制，這兩項技術(shù)已經(jīng)成熟，且效果良好、易于實現(xiàn)；逆變環(huán)節(jié)采用電壓滯環(huán)，將輸出電壓與給定信號直接比較即用于控制，邏輯簡單、沒有PI調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)。
[0029]2、輸出電壓跟隨性和快速性好。電壓滯環(huán)控制沒有時延，環(huán)節(jié)很少，可使輸出電壓跟隨劇烈變化的給定信號。在PSCAD仿真中得到，在控制最高開關(guān)頻率小于15kHz的情況下，給定信號從峰值瞬間到0、突加額定負(fù)載的惡劣情況下，輸出電壓均可在3ms內(nèi)誤差穩(wěn)定在5V以內(nèi)。由于整流環(huán)節(jié)容量大于逆變環(huán)節(jié)容量，在模擬電網(wǎng)故障時不會影響電壓滯環(huán)控制策略的實現(xiàn)，因而輸出波形不會產(chǎn)生凹陷失真。
[0030]3、逆變環(huán)節(jié)最高開關(guān)頻率和電壓滯環(huán)環(huán)寬可控。輸出電壓過零點附近開關(guān)頻率最高，測量過零點附近開關(guān)周期，將其反饋用于控制環(huán)寬，可調(diào)節(jié)逆變環(huán)節(jié)最高開關(guān)頻率。
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0032]圖1為本發(fā)明適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法的流程圖。
[0033]圖2為是電壓滯環(huán)控制的運行流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明適合中小容量分布式電源接入的電網(wǎng)模擬器控制方法包括以下步驟:
[0036]步驟一，將380V市電通過變壓器接入電網(wǎng)模擬器整流環(huán)節(jié)，整流環(huán)節(jié)控制策略采用電壓電流雙閉環(huán)控制，調(diào)制方式采用SPffM調(diào)制，使整流環(huán)節(jié)直流側(cè)電壓大于整流環(huán)節(jié)交流側(cè)電壓峰值，并能實現(xiàn)四象限運行。
[0037]具體地說，變壓器二次側(cè)可選擇為相電壓有效值為110V，直流側(cè)電壓選擇為400V，整流環(huán)節(jié)額定容量為lOkVA，拓?fù)溥x擇為電壓型三相橋式電路。依據(jù)以上選擇可設(shè)計整流環(huán)節(jié)交流側(cè)電感為6mH，直流側(cè)電容為800 yF，雙閉環(huán)控制阻尼比ζ為0.707以設(shè)計PI參數(shù)，調(diào)節(jié)PI參數(shù)使額定負(fù)載下直流側(cè)電壓誤差在0.1s內(nèi)穩(wěn)定在2%以內(nèi)。
[0038]步驟二，根據(jù)測試要求生成逆變環(huán)節(jié)給定信號。這里的給定信號分為以下7類，以用于測試所需，除三相不平衡電壓外各相給定信號均可以獨立設(shè)置，以下不再一一說明。
[0039]1.正常電壓，額定相電壓為220V，頻率為50Hz ；
[0040]2.電壓跌落，可控制跌落深度和跌落發(fā)生時間，其中跌落深度范圍為0%?100%，這里也包括了電網(wǎng)短路故障；
[0041]3.電壓變動，可控制變動電壓深