基于并网点两侧频率差的变流器同期方法及其装置与流程

    专利查询2026-03-05  13


    本发明涉及电子电力或其他相关领域,具体而言,涉及一种基于并网点两侧频率差的变流器同期方法及其装置。


    背景技术:

    1、在电子电力技术领域,随着构网型控制策略的研究不断深入,为了提高传统电网的惯量和阻尼,越来越多的电力电子设备采用构网型控制策略并入电网。与传统的跟网型控制策略通过锁相环将微电网并入电网不同的是,采用虚拟同步控制的构网型电压控制策略,在将微电网并入电网时往往需要执行同期过程,执行同期的目的是为了调节微电网自身的电压及相角,使之与目标电网的电压及相角之间的差值处于额定范围之内,避免微电网并入目标电网时产生过大的冲击电压,损坏电力电子设备。

    2、相关技术中,现有的同期策略大致分为两类:(1)第一类同期策略,通过对并网点两侧的电压和频率进行采样,通过计算生成电压补偿值,将电压补偿值直接输入柴油发电机或变流器内部,调节电压和频率,当并网点两侧的电压幅值和相角满足要求时,闭合并网开关。(2)第二类同期策略,仅采集并网点两侧电压和频率,不做任何计算,也不向柴油发电机或者电力电子设备发送任何参数,仅当并网点两侧电压幅值和相角满足要求时,闭合开关。但是这两种现有同期策略都存在明显的弊端:第一类同期策略虽然可以主动调节微电网电压,但是调节过程比较复杂,微电网电压会出现频率的波动,从而影响微电网的用电设备,并且调节过程中若电压出现频率不稳定的情况,会导致微电网电压频率反复波动而无法成功并入电网。第二类同期策略在同期过程中微电网电压较为稳定,但是由于不调节微电网电压和频率,导致同期耗时长,并且会出现电压幅值相差较大,始终无法满足并网要求而无法实现并网的情况。

    3、针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供了一种基于并网点两侧频率差的变流器同期方法及其装置,以至少解决相关技术中同期过程复杂且同期耗时长的技术问题。

    2、根据本发明实施例的一个方面,提供了一种基于并网点两侧频率差的变流器同期方法,应用于交流微电网系统,包括:采用交流微电网系统中的控制器检测并网点两侧电压和两侧频率,对并网点两侧电压进行锁相处理,得到并网点的两侧电压幅值和两侧相角,其中,并网点两侧分别为交流微电网侧和目标电网侧;在两侧电压幅值的差值大于电压幅值阈值的情况下,根据两侧电压幅值计算得到电压补偿值;在两侧相角的差值大于相角阈值的情况下,根据两侧频率计算得到频率补偿值;将电压补偿值和频率补偿值输入交流微电网系统中的主电源,调节主电源的内环输入电压幅值和内环输入相角;在两侧电压幅值的差值小于等于电压幅值阈值且两侧相角的差值小于等于相角阈值的情况下,等待目标间隔时长后,重新检测并网点的两侧电压幅值和两侧相角,在新的两侧电压幅值的差值以及两侧相角的差值同时小于等于各自对应的阈值时,闭合目标开关,将交流微电网并入目标电网。

    3、可选地,根据两侧电压幅值计算得到电压补偿值的步骤,包括:获取交流微电网系统中比例控制器的第一控制参数和第二控制参数;将两侧电压幅值、第一控制参数和第二控制参数输入第一公式,得到电压补偿值,其中,两侧电压幅值包括交流微电网侧的电压幅值和目标电网侧的电压幅值。

    4、可选地,根据两侧频率计算得到频率补偿值的步骤,包括:获取预设频率差值;将两侧频率和预设频率差值输入第二公式,得到频率补偿值,其中,两侧频率包括交流微电网侧的频率和目标电网侧的频率。

    5、可选地,获取预设频率差值的步骤,包括:将相角阈值以及目标间隔时长输入第三公式,得到预设频率参考值;基于预设频率参考值,生成预设频率差值,其中,预设频率差值小于等于预设频率参考值。

    6、可选地,将频率补偿值输入交流微电网系统中的主电源,采用有功控制策略调节主电源的内环输入相角,有功控制策略的步骤包括:获取基准角频率、预设有功功率参考值以及变流器输出的有功功率;获取有功控制策略的转动惯量常数和阻尼系数;将频率补偿值输入第四公式,得到角频率补偿值;将角频率补偿值、基准角频率、预设有功功率参考值、变流器输出的有功功率、转动惯量常数以及阻尼系数输入第五公式,根据第五公式调节主电源的内环输入角频率;将内环输入角频率输入第六公式,根据第六公式调节主电源的内环输入相角。

    7、可选地,将电压补偿值输入交流微电网系统中的主电源,采用无功控制策略调节主电源的内环输入电压幅值,无功控制策略的步骤包括:获取预设无功功率参考值、无功下垂系数、预设电压参考值以及变流器输出的无功功率;将预设无功功率参考值、无功下垂系数、预设电压参考值以及变流器输出的无功功率输入第七公式,根据第七公式调节主电源的内环输入电压幅值。

    8、可选地,交流微电网系统包括目标电网、控制器、目标开关、储能系统以及负荷,其中,控制器用于检测并网点两侧电压和两侧频率;储能系统包括主电源,主电源包括储能电池和变流器,储能电池用于提供直流电压,变流器用于执行有功控制策略和无功控制策略。

    9、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种基于并网点两侧频率差的变流器同期装置,应用于交流微电网系统,包括:检测单元,用于采用交流微电网系统中的控制器检测并网点两侧电压和两侧频率,对并网点两侧电压进行锁相处理,得到并网点的两侧电压幅值和两侧相角,其中,并网点两侧分别为交流微电网侧和目标电网侧;计算单元,用于在两侧电压幅值的差值大于电压幅值阈值的情况下,根据两侧电压幅值计算得到电压补偿值;在两侧相角的差值大于相角阈值的情况下,根据两侧频率计算得到频率补偿值;调节单元,用于将电压补偿值和频率补偿值输入交流微电网系统中的主电源,调节主电源的内环输入电压幅值和内环输入相角;闭合单元,用于在两侧电压幅值的差值小于等于电压幅值阈值且两侧相角的差值小于等于相角阈值的情况下,等待目标间隔时长后,重新检测并网点的两侧电压幅值和两侧相角,在新的两侧电压幅值的差值以及两侧相角的差值同时小于等于各自对应的阈值时,闭合目标开关,将交流微电网并入目标电网。

    10、可选地,计算单元包括:第一获取模块,用于获取交流微电网系统中比例控制器的第一控制参数和第二控制参数;第一计算模块,用于将两侧电压幅值、第一控制参数和第二控制参数输入第一公式,得到电压补偿值,其中,两侧电压幅值包括交流微电网侧的电压幅值和目标电网侧的电压幅值。

    11、可选地,计算单元还包括:第二获取模块,用于获取预设频率差值;第二计算模块,用于将两侧频率和预设频率差值输入第二公式,得到频率补偿值,其中,两侧频率包括交流微电网侧的频率和目标电网侧的频率。

    12、可选地,第二获取模块包括:输入子模块,用于将相角阈值以及目标间隔时长输入第三公式,得到预设频率参考值;生成子模块,用于基于预设频率参考值,生成预设频率差值,其中,预设频率差值小于等于预设频率参考值。

    13、可选地,调节单元包括:第三获取模块,用于获取基准角频率、预设有功功率参考值以及变流器输出的有功功率;第四获取模块,用于获取有功控制策略的转动惯量常数和阻尼系数;第三计算模块,用于将频率补偿值输入第四公式,得到角频率补偿值;第四计算模块,用于将角频率补偿值、基准角频率、预设有功功率参考值、变流器输出的有功功率、转动惯量常数以及阻尼系数输入第五公式,根据第五公式调节主电源的内环输入角频率;第一调节模块,用于将内环输入角频率输入第六公式,根据第六公式调节主电源的内环输入相角。

    14、可选地,调节单元包括:第五获取模块,用于获取预设无功功率参考值、无功下垂系数、预设电压参考值以及变流器输出的无功功率;第二调节模块,用于将预设无功功率参考值、无功下垂系数、预设电压参考值以及变流器输出的无功功率输入第七公式,根据第七公式调节主电源的内环输入电压幅值。

    15、可选地,交流微电网系统包括目标电网模块、控制器模块、目标开关模块、储能系统模块以及负荷模块,其中,控制器模块用于检测并网点两侧电压和两侧频率;储能系统模块包括主电源子模块,主电源子模块包括储能电池和变流器,储能电池用于提供直流电压,变流器用于执行有功控制策略和无功控制策略。

    16、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的基于并网点两侧频率差的变流器同期方法。

    17、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电子设备,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现上述任意一项的基于并网点两侧频率差的变流器同期方法。

    18、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的基于并网点两侧频率差的变流器同期方法的步骤。

    19、在本公开中,通过采用交流微电网系统中的控制器检测并网点两侧电压和两侧频率,对并网点两侧电压进行锁相处理,得到并网点的两侧电压幅值和两侧相角,然后在两侧电压幅值的差值大于电压幅值阈值的情况下,根据两侧电压幅值计算得到电压补偿值,在两侧相角的差值大于相角阈值的情况下,根据两侧频率计算得到频率补偿值,通过将电压补偿值和频率补偿值输入交流微电网系统中的主电源,调节主电源的内环输入电压幅值和内环输入相角,最后在两侧电压幅值的差值小于等于电压幅值阈值且两侧相角的差值小于等于相角阈值的情况下,等待目标间隔时长后,重新检测并网点的两侧电压幅值和两侧相角,在新的两侧电压幅值的差值以及两侧相角的差值同时小于等于各自对应的阈值时,闭合目标开关,将交流微电网并入目标电网,本公开通过在两侧电压幅值差值和两侧相角差值大于对应的阈值时,主动调节主电源的内环输入电压幅值和内环输入相角,加速两侧电压和两侧相角重合的时间,通过简单的同期操作实现微电网的并网,进而解决了相关技术中同期过程复杂且同期耗时长的技术问题。


    技术特征:

    1.一种基于并网点两侧频率差的变流器同期方法,其特征在于,应用于交流微电网系统,包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述两侧电压幅值计算得到电压补偿值的步骤,包括:

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述两侧频率计算得到频率补偿值的步骤,包括:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,获取预设频率差值的步骤,包括:

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述频率补偿值输入所述交流微电网系统中的主电源,采用有功控制策略调节所述主电源的内环输入相角,所述有功控制策略的步骤包括:

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述电压补偿值输入所述交流微电网系统中的主电源,采用无功控制策略调节所述主电源的内环输入电压幅值,所述无功控制策略的步骤包括:

    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,包括:

    8.一种基于并网点两侧频率差的变流器同期装置,其特征在于,包括:

    9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的基于并网点两侧频率差的变流器同期方法。

    10.一种电子设备,其特征在于,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至7中任意一项所述的基于并网点两侧频率差的变流器同期方法。


    技术总结
    本发明公开了一种基于并网点两侧频率差的变流器同期方法及其装置,涉及电子电力技术领域或其他相关领域,该方法包括:检测并网点两侧电压和两侧频率,对两侧电压进行锁相,得到两侧电压幅值和两侧相角,在两侧电压幅值差值大于阈值时,计算电压补偿值,在两侧相角差值大于阈值时,计算频率补偿值,将电压、频率补偿值输入主电源,调节主电源内环输入电压幅值和内环输入相角,在两侧电压幅值、两侧相角的差值小于等于各自阈值时,等待目标间隔时长,重新检测两侧电压幅值、相角,在新的两侧电压幅值、两侧相角的差值同时小于等于各自阈值时,闭合目标开关,将交流微电网并入目标电网。本发明解决了相关技术中同期过程复杂且同期耗时长的技术问题。

    技术研发人员:欧阳卫年,彭飞进,李高明,朱延廷,张文骏,谭振鹏,赵瑞锋,卢建刚,陈锦荣,李响,黎皓彬,赵云云,曾晓丹
    受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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