[发明专利]基于SVPWM算法的DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统无效

专利信息
申请号: 201210318754.2 申请日: 2012-08-31
公开(公告)号: CN102891499A 公开(公告)日: 2013-01-23
发明(设计)人: 马幼捷;邓大龙;周雪松 申请(专利权)人: 天津理工大学
主分类号: H02J3/38 分类号: H02J3/38;H02J3/32
代理公司: 天津天麓律师事务所 12212 代理人: 王里歌
地址: 300384 *** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 基于 svpwm 算法 dsp 控制 抑制 电功率 波动 系统
【权利要求书】:

1.一种基于SVPWM算法DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统,其特征在于主电路单元、同步信号检测电路单元和DSP控制器单元;其中,所述同步信号检测电路单元的输入端采集主电路单元中的同步电压及电流信号,其输出端连接DSP控制器单元的输入端;所述DSP控制器单元的输入端采集主电路单元的电压电流信号,其输出端连接主电路单元的输入端。

2.根据权利要求1所述一种基于SVPWM算法DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统,其特征在于所述主电路单元包括无穷大电网、三相交流电源、三相变压器、滤波单元、三相PWM变流器和蓄电储能单元构成;其中,所述无穷大大电网的输出端连接三相交流电源;所述三相交流电源的输出端连接三相变压器的输入端以及同步信号检测电路单元的输入端;所述三相变压器的输出端连接滤波单元的输入端以及DSP控制器单元的输入端;所述三相PWM变流器的输入端与滤波单元的输入端连接,其输出端与蓄电储能单元的输入端连接。

3.根据权利要求2所述一种基于SVPWM算法DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统,其特征在于所述三相PWM变流器是能够工作在整流逆变状态,能够实现混合储能系统和电网侧能量的双向流动,可以解耦控制风电场并网后注入电网的有功功率和无功功率的带IGBT单元的三相电压型PWM变流器。

4.根据权利要求1所述一种基于SVPWM算法DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统,其特征在于所述DSP控制单元包括捕获单元、转换器ADCIN0和转换器ADCIN1单元、驱动单元、SVPWM脉冲产生单元、电流控制算法单元和转换器ADCIN2单元;其中,所述捕获单元的输入端接收同步信号检测单元发出的三相电流和电压信号,其输出端连接电流控制算法单元的输入端;所述电流控制算法单元的输入端还与转换器ADCIN0和转换器ADCIN1单元的输出端以及转换器ADCI2单元的输出端连接,其输出端连接SVPWM脉冲产生单元的输入端;所述驱动单元的输入端接收来自SVPWM脉冲产生单元发出的脉冲信号,其输出端连接三相PWM变流器的IGBT单元;所述转换器ADCIN0和转换器ADCIN1单元的输入端采集三相变压器出线端的电压信号。

5.根据权利要求1所述一种基于SVPWM算法DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统,其特征在于所述DSP控制单元选用处理数据的指令周期为50ns,并且采用数据并行处理技术的集成ADC转换器、串行通讯协议、9路PWM发生接口和输入输出口的TI公司的TMS320F240 DSP芯片。

6.一种基于SVPWM的DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统的工作方法,其特征在于它是由以下步骤构成:

⑴ 同步信号检测电路单元实时地采集三相电网中的三相电流信号和电压信号,并将其传送给DSP控制器单元中的捕获单元,等待其对数据进行处理;

⑵ DSP控制器单元的捕获单元根据得到的同步信号检测电路单元送入的电压电流信号后,同时获取控制器ADCIN0和控制器ADCIN1单元的信号,由电流控制算法单元编写电流的控制算法;

⑶ DSP控制器单元根据编写好的电流控制算法,将其输出给SVPWM脉冲产生单元,使其发生算法下的SVPWM脉冲信号,从而使驱动单元来控制三相PWM变流器来实现对交流侧和直流侧的功率交换以及稳定直流侧电压的控制; 

⑷ 当风电场发出的功率充足时,三相PWM变流器将多余的能量储存于蓄电池储能单元中;

⑸ 当风电场发出的功率不足时,储能装置将放电,把储存的能量通过三相PWM变流器回馈至三相电网,以维持并网功率的平衡。

7.根据权利要求6所述一种基于SVPWM的DSP控制的抑制风电功率波动的储能系统的工作方法,其特征在于所述步骤⑶中的电流控制算法采用了前馈解耦的方法对有功电流和无功电流进行分别控制,它包括以下步骤: 

①通过坐标变换,将三相PWM变流器的数学模型变为d-q坐标下的数学模型,d-q坐标系下三相VSC(Voltage Source Convertor——电压源型变流器)的数学模型为:

ud=Ldiddt+Rid-ωLiq+eduq=Ldiqdt+Riq-ωLid+eq]]>                式(1) 

通过上式可以发现d轴电流和q电流耦合在一起,不能分别控制;

②令ud*(s)=(Kp+KIs)(id*-id)uq*(s)=(Kp+KIs)(iq*-iq)]]>                  式(2)

其中id*和iq*分别表示d轴和q轴的电流给定值

将式(1)等号右面的前两项用式(2)所示的PI调节器代替,

即:令Ldiddt+Rid=ud*(s)Ldiqdt+Riq=uq*(s)]]> ,

可得ud=ed-ωLiq+(Kp+KIs)(id*-id)uq=eq-ωLid+(Kp+KIs)(iq*-iq)]]>                       式(3)

③将式(3)代入式(1)可得

diddt=1L(Kp+KIs)id*-1L[R+(Kp+KIs)]iddiqdt=1L(Kp+KIs)iq*-1L[R+(Kp+KIs)]iq]]>

④由上式可以看出,通过电流前馈解耦控制算法可以实现电流id 和iq 的控制互不影响, 这样就可以实现网侧有功和无功分量的无耦合且独立的控制,即实现电流控制算法。

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