公开/公告号CN112217219A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-01-12
原文格式PDF
申请/专利权人 华北电力大学(保定);
申请/专利号CN201910623909.5
申请日2019-07-11
分类号H02J3/32(20060101);H02J7/34(20060101);
代理机构
代理人
地址 071003 河北省保定市永华北大街619号华北电力大学一校区
入库时间 2023-06-19 09:30:39
技术领域
本发明涉及一种基于超级电容的直流暂态电能质量治理及其恢复策略,以充放电迅速的超级电容器作为储能抑制直流电压暂变,并设计了超级电容器装置的参数,提供了超级电容在电能质量事件结束后恢复流程,属于直流配电电能质量控制技术领域。
背景技术
面对日益严峻的能源危机,分布式能源的开发与利用是中国乃至全球能源开发利用的大势所趋。随着越来越多的分布式电源、储能装置和负荷均产生或消耗直流电,直流配电系统是实现直流型源、荷灵活接入和高效匹配的重要途径。由于分布式能源的间歇性和随机性,传统负荷的波动性及电动汽车接入电网充电时的不确定性,交流或直流线路发生故障断开,会引起直流配电网电压的剧烈变化,为供电的电能质量带来了威胁。
直流电能质量至今没有明确的标准,可对比于交流电能质量,从而制定直流电能质量的相关标准。对于直流电能质量的治理研究,大多集中在稳态电能质量,曾正等在电工技术学报,2016,31(17):23-31.“基于直流电气弹簧的直流配电网电压波动抑制”中借鉴交流电网对电气弹簧的研究经验,利用可控负荷,提出适用于直流电网的直流电气弹簧概念,对直流电网的电压波动进行抑制;朱晓荣等在电工技术学报,2018,33(15):3437-3449.“一种不平衡负载下直流微电网电压脉动抑制方法”中对直流纹波进行治理。对于直流暂态电能质量的标准制定还处在起步阶段,如今广泛应用的ITIC电压容差曲线,是制订包括电能质量相关标准的重要依据,也是针对设备生产厂商的建议性或强制性标准。由于直流系统中电力电子装置的广泛应用及直流保护装置,其快速的响应与动作特性,使得直流电压暂变的持续时间要远小于交流系统,可降低直流电能质量的时间尺度,在制定标准时也是要注意的方面。对于直流暂态电能质量的治理,需考虑敏感负荷的对电压暂变的容忍程度,如直流电机、精密机械工具、可编程逻辑控制器(programmable logic controllers,PLC)等对电压暂降非常敏感,单个元件故障可能引起整条生产线产品报废,造成巨大经济损失,因此需要治理单元控制的迅速性。并且电能质量事件结束后,为了下一次对电能质量事件治理,需使超级电容器恢复初始状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于超级电容的滑模控制控制策略来解决直流电压暂态电能质量问题,并提供了其参数设计及电能质量事件结束后恢复流程。
本发明采用下述技术方案:
一种基于超级电容的直流暂态电能质量治理及其恢复策略,建立直流配电网系统:典型的辐射式直流配电网系统由交流电网、直流母线、风力发电单元、光伏发电单元、直流负载、AC/DC换流器、DC/DC换流器、测量元件、滤波器和控制系统组成。交流电网经过滤波器后通过AC/DC换流器接到直流母线,换流器为定直流电压控制;风电机组过 AC/DC换流器接到直流母线,光伏发电单元通过DC/DC换流器接到直流母线,换流器均为最大功率跟踪控制;储能单元通过双向DC/DC换流器接到直流母线;直流负载可直接接入直流母线,也可通过DC/DC换流器接到直流母线;直流配电网包含的分布式发电单元、储能单元、交流电网和负荷的控制系统输入端分别与相应的测量元件输出端相连,其输出端与相应的换流器输入端相连;测量元件包含各种直流测量元件以及交流测量元件,主要包括各单元的直流母线侧电压传感器和电流传感器以及分布式电源侧、储能元件侧、交流电网侧和负荷侧电压传感器和电流传感器等;包括如下步骤:
步骤1:超级电容的参数设计,具体如下:
其中,P
超级电容器的放电效率:
超级电容器的充电效率:
其最小效率为最小放电效率与最小充电效率之积,得到电容值C
步骤2:信号测量与处理:通过电压传感器和电流传感器测量所述直流配电网中的直流母线电压U
步骤3:若直流电压越限U
其中,n=1时,Buck模式;n=2时,Boost模式。S=e
步骤4:PWM调制:根据占空比D,对DC-DC换流器的开关管进行PWM调制控制。
步骤5:电能质量事件结束后超级电容器初始电压恢复,若超级电容器所剩电量不足以解决下一次极端情况下电能质量问题,则需立刻恢复初始状态。其下限值U
本发明与现有技术相比的优点在于:
1.该方法可以快速控制各种直流暂态电能质量问题;
2.该方法对超级电容的参数进行了详细的设计;
3.该方法提供了电能质量事件结束后恢复流程。
附图说明
图1是本发明的电能质量治理流程图;
图2是超级电容参数设计流程图;
图3是超级电容器恢复流程图;
图4是直流配电网的结构示意图;
具体实施方式
参考图1-图4,一种基于超级电容的直流暂态电能质量治理及其恢复策略,建立直流配电网系统:典型的辐射式直流配电网系统由交流电网、直流母线、风力发电单元、光伏发电单元、直流负载、AC/DC换流器、DC/DC换流器、测量元件、滤波器和控制系统组成。交流电网经过滤波器后通过AC/DC换流器接到直流母线,换流器为定直流电压控制;风电机组过AC/DC换流器接到直流母线,光伏发电单元通过DC/DC换流器接到直流母线,换流器均为最大功率跟踪控制;储能单元通过双向DC/DC换流器接到直流母线;直流负载可直接接入直流母线,也可通过DC/DC换流器接到直流母线;直流配电网包含的分布式发电单元、储能单元、交流电网和负荷的控制系统输入端分别与相应的测量元件输出端相连,其输出端与相应的换流器输入端相连;测量元件包含各种直流测量元件以及交流测量元件,主要包括各单元的直流母线侧电压传感器和电流传感器以及分布式电源侧、储能元件侧、交流电网侧和负荷侧电压传感器和电流传感器等;包括如下步骤:
步骤1:超级电容的参数设计,具体如下:
其中,P
超级电容器的放电效率:
超级电容器的充电效率:
其最小效率为最小放电效率与最小充电效率之积,得到电容值C
步骤2:信号测量与处理:通过电压传感器和电流传感器测量所述直流配电网中的直流母线电压U
步骤3:若直流电压越限U
其中,n=1时,Buck模式;n=2时,Boost模式。S=e
步骤4:PWM调制:根据占空比D,对DC-DC换流器的开关管进行PWM调制控制。
步骤5:电能质量事件结束后超级电容器初始电压恢复,若超级电容器所剩电量不足以解决下一次极端情况下电能质量问题,则需立刻恢复初始状态。其下限值U
机译: 验证方法,其中包括先恢复第一内容提供商的策略,再恢复第二策略的第二提供商的策略,验证至少在与第一个相关的规定上达成一致的策略提供补偿百分比,或者,传输第一个策略已连接给第二供应商的第二策略并传送给供应商的是连接到第一存储介质的;计算机系统;
机译: 基于安全策略的信息治理的系统和方法
机译: 基于安全策略的信息治理的系统和方法