[发明专利]一种基于功率因数的微网无功调节控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于功率因数的微网无功调节控制方法及系统，本发明基于功率因数误差和功率因数符号进行PI控制，使得整个控制朝着正确的方向调节输出的无功电流，不会误调节；同时当目标功率因数发生改变时，更新前馈无功电流，使得无功电流的给定值快速到达目标值附近，响应速度更快，调节过程更加稳定和平滑。

技术领域

本发明涉及一种基于功率因数的微网无功调节控制方法及系统，属于微电网无功调节控制领域。

背景技术

近年来，随着光伏建设成本的下降，分布式光伏取得了快速高效的发展，而对于工商业用电大户，具有用电量需求高且屋顶闲置场地大，因此特别适合投入建设分布式光伏。同时考虑电价的峰谷差，配置相应容量的储能系统，这样就构建成了一个和大电网连接的微网系统，通过微网控制器的协调控制可以进一步优化企业用电成本。

微电网的建设使得整个用电模式发生了较大的改变，由原来单一的用电模式，变为用电和供电模式共存，且由于新能源光伏发电的不确定性，会导致整个微网在用电与供电之间来回切换。而供电公司又特别重视对大的工业用户功率因数的管控，若其功率因数过低会面临罚款处罚，因此需对无功功率进行补偿，常规一般采用电容器组投切或定无功功率的模式对无功功率控制，但是在微网系统中，系统功率流向变化较大，定无功功率控制并不能确保系统实时高功率因数运行，同时随着微网的发展，后续微网中的无功补偿装置也将参与到大电网无功调度当中。

目前，无功补偿装置一般采用基于功率因数控制模式，可根据电网允许的功率因数下限，响应大电网的无功调度指令，同时确保微网的功率因数不会低于允许的下限值，具体如图1所示，由给定目标功率因数PF_{_Ref}与当前系统实际功率因数cos(θ)做差，作为PI控制的输入，PI控制的输出即为无功电流给定。该控制方式只能满足单一方向的控制，常规用电负荷侧功率因数恒为正值，不存在功率因数在正负之间跳变的情况，因此该控制方式对常规用电负荷侧补偿有效。而对于微网系统，由于系统可以工作在用电模式也可工作在供电模式，因此其功率因数既有正也有负，同时也存在正负跳变的情况，采用该控制方式存在误调节、响应速度慢的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于功率因数的微网无功调节控制方法及系统，解决了传统控制方式存在误调节、响应速度慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于功率因数的微网无功调节控制方法，包括，

根据PCC点采样的三相电压和三相电流，获取有功电流分量和无功电流分量；

根据有功电流分量和无功电流分量，计算功率因数；

根据计算获得的功率因数和给定的目标功率因数，计算功率因数误差和功率因数误差符号；

将功率因数误差和功率因数误差符号进行PI控制；

响应于实时监测的目标功率因数改变，根据有功电流分量、无功电流分量、目标功率因数和当前无功电流给定值，计算当前前馈无功电流，将当前前馈无功电流与PI控制的输出进行叠加，对叠加后的结果进行限幅处理得到最终的无功电流给定值；

响应于实时监测的目标功率因数不变，则前馈无功电流保持不变，将前馈无功电流与PI控制的输出进行叠加，对叠加后的结果进行限幅处理得到最终的无功电流给定值。。

根据PCC点采样的三相电压和三相电流，计算有功电流分量和无功电流分量，具体过程为，

对三相电压进行锁相环控制，实时跟踪三相电压相角；

采用三相电压相角对三相电流进行dq旋转坐标变换，获得d轴电流和q轴电流；

对d轴电流和q轴电流进行滤波，获得有功电流分量和无功电流分量。

计算功率因数的公式为，