[发明专利]一种基于下垂控制的自动控制设备及其控制方法

权利要求书

1.一种基于下垂控制的自动控制设备，其特征在于，包括中央控制器、参数检测模块、多个并联连接的分布式电源，与所述分布式电源连接的变流器，所述变流器通过LC滤波器连接母线，所述母线连负载，所述参数检测模块包括电压检测单元、电流检测单元、相位检测单元，将检测的变流器输出的电压、电流和相位传输给所述中央控制器，所述中央控制器包括接收单元、变换单元、参数调节单元、驱动单元，所述参数调节单元通过调节下垂控制参数、协调控制系数、比例积分系数，实现分布式电源的功率自动控制；所述接收单元连接所述参数检测模块，用于接收所述参数检测模块检测的参数，将参数进行错误剔除后传输到所述变换单元，所述变换单元将电流、电压数据进行dq变换后输送到参数调节单元，所述参数调节单元包括第一子单元、第二子单元、第三子单元，所述第一子单元用于计算LC滤波器的d轴和q轴电压以及设置其下垂控制系数，所述第二子单元用于确定相位角以及相位角的下垂控制系数、PI相位角的控制系数中的比例系数和积分系数，根据确定的系数确定参考相位；所述第三子单元接收所述第一子单元和第二子单元的计算结果，计算分布式电源d轴和q轴的传递函数，并依据传递函数确定的电压参考值通过dq反变换生成控制分布式电源变流器的控制信号传输给所述驱动单元；所述参数调节单元与所述驱动单元通过无线方式进行信号传递；所述第一子单元通过如下方式进行计算：

V_c＝V_cd+j·V_cq

I_z＝I_zd+j·I_zq

其中，V_c为LC滤波器的电容电压，V_cd为电容d轴电压，V_cq为电容q轴电压，I_z为流向负载的电流，I_zd为流向负载的d轴电流，I_zq为流向负载的q轴电流；

通过第一子单元确定K₁、K₂；并将K₁、K₂传输到第三子单元中；其中，为下垂控制d轴电压，为下垂控制q轴电压，为LC滤波器的电容参考d轴电容电压，I_d为反馈d轴电流，I_q为反馈q轴电流，为LC滤波器的电容参考q轴电容电压，K₁为d轴下垂控制参数，K₂为q轴下垂控制参数；所述第二子单元通过如下方式进行计算：

δ_q＝δ₀-K₃·P

P＝V_cd×I_zd

其中，为下垂控制d轴电压，为LC滤波器的电容参考d轴电容电压，I_d为反馈d轴电流，为LC滤波器的电容参考q轴电容电压，K₁为d轴下垂控制参数，K₂为q轴下垂控制参数；δ_q为相位角参考值，δ₀为分布式式电源空载时的相位角参考值，P为分布式电源输出到负载的有功功率，为分布式电源实际输出相位角参考值，δ_bus为母线上的相位角；通过可求出相位参考值ω^*：

其中，K₃为相位角下垂控制参数；K_{p_δq}为q轴PI相位角控制器的比例系数；K_{i_δq}为q轴PI相位角控制器的积分系数；通过所述第二子单元能够计算出相位参考值ω^*、K_{p_δq}、K_{i_δq}、K₃，并将K_{p_δq}、K_{i_δq}、K₃传输到第三子单元；所述第三子单元接收所述第一子单元和第二子单元计算的参数，并通过如下方式进行计算：

其中，K_{p_vd}为d轴PI电压控制器的比例系数，K_{i_vd}为d轴PI电压控制器的积分系数，C为LC滤波电容值，K₁为LC滤波器电容d轴下垂控制参数，K₂为LC滤波器电容q轴下垂控制参数；K_{p_id}为d轴PI电流控制器的比例系数，K_{i_id}为d轴PI电流控制器的积分系数；

A＝α(C·R_f+K₃·K_{p_δq}·K₂·C·K_{p_vq}·K_{p_w})

B＝β(1+K_{p_δq}·K_{p_vq}·K_{p_w}+K₃·K_{i_δq}·K₂·C·K_{i_vq}·K_{p_w})

其中，K_{p_vq}为q轴PI电压控制器的比例系数，K_{i_vq}为q轴PI电压控制器的积分系数，K_{p_w}为频率控制器的控制系数，C为LC滤波电容值，L_f为LC滤波器的电感值，K₃为相位角下垂控制参数；K_{i_δq}为q轴PI相位角控制器的积分系数；α、β为中央控制器协调控制系数，R_f为传输线路的等值电阻，K_{p_δq}为q轴PI相位角控制器的比例系数；通过所述第三子单元调节α、β能够整体调节多个并联分布式电源进行整体配合联动，实现多个并联分布式电源一体协调自动控制。