[发明专利]一种微网实验平台及其控制系统

摘要

一种微网实验平台及其控制系统，包括嵌入式微网实验平台与微网状态调度与控制系统，嵌入式微网实验平台包括微源结点、功能处理结点、负载结点和多源互补逆变一体控制器，微源结点包含风机结点、光伏结点、微透平结点、超级电容结点与燃料电池结点；功能处理结点包含逆变结点、整流逆变结点、储能单元结点、汇流控制结点、静态开关结点与变压器结点；多源互补逆变一体控制器包含现场控制结点、用户监控结点与网络通信结点；负载结点按照其电气特性不同分为敏感负载结点与非敏感负载结点；微网状态调度与控制系统包括嵌入式微网调度软件平台与微网平台状态调控模块，本发明提供一种稳定性较好、实时性较好的微网实验平台及其控制系统。

主权项

1.一种微网实验平台及其控制系统，其特征在于：包括嵌入式微网实验平台与微网状态调度与控制系统，所述的嵌入式微网实验平台包括微源结点、功能处理结点、负载结点和多源互补逆变一体控制器，所述的微源结点为向微网提供能源的分布式发电单元，包含风机结点、光伏结点、微透平结点、超级电容结点与燃料电池结点；所述的功能处理结点负责对各微源输出电能的处理、调控与存储，包含逆变结点、整流逆变结点、储能单元结点、汇流控制结点、静态开关结点与变压器结点；所述的多源互补逆变一体控制器为嵌入式微网实验平台的控制核心，负责各微网结点的监测与控制，使各微源结点与功能处理结点协调工作，为微网内负责提供电能，或向大电网输出电能，包含现场控制结点、用户监控结点与网络通信结点；所述的负载结点为微网内的用电设备，按照其电气特性不同分为敏感负载结点与非敏感负载结点；所述的微网状态调度与控制系统包括嵌入式微网调度软件平台与微网平台状态调控模块，所述的嵌入式微网调度软件平台包括可裁剪嵌入式实时操作系统模块、嵌入式数据库模块、多道并行实时数据采集模块、多道双向通信与处理模块、微网状态实时监控与诊断模块，提供进行定制或二次开发接口，为微网系统及其配套设备的状态监测与实时控制提供应用程序接口支持；所述的微网平台状态调控模块，处理过程如下：①针对微网这一含有未知参数、系统干扰、量测噪声及状态不可得的高维、非线性、强耦合的复杂动态系统，根据电力系统常微分‑向量场方程，建立微网系统的状态空间：x_n＝f(x,t)+w(t)  (1)式(1)中，x_n为n维系统状态向量，具体包括：微网电压、电流、频率和外网的电压、电流、频率、温度、微网负荷、微网谐波含量、并网时间、穿越时间、电磁冲击等微网运行状态特征参数；w(t)为n维系统干扰向量；f(x,t)为n维的关于状态变量和时间的非线性函数，即微网的工作特征状态矩阵；②将微网电压、电流、频率、工作温度、微网负荷、微网谐波含量作为微网系统内部运行状态向量组，用于表征微网运行时的内部目标状态；将大电网的电压、电流、频率作为大电网运行状态向量组，用于表征微网运行时的外部目标状态；将并网时间、穿越时间、电磁冲击构成微网工作状态转换过程状态向量组，用于表征微网运行时的离‑并网转换状态；③将上述三个向量组构成微网系统运行n维状态空间向量，建立微网‑大电网耦合的二次型状态空间方程；④运用李雅普诺夫第二法对微网‑大电网离‑并网转换状态稳定性进行判定，得到微网运行状态稳定性泛函积分方程；⑤基于变分法求解微网‑主网耦合二次型状态空间方程特征解，作为微网‑大电网工作状态调控实施时机裁定的依据，并实现状态切换过程状态参数的实时监控；⑥根据步骤⑤得到的微网结构参数、输入参数对离‑并网转换过程中电能质量的影响规律，建立微网系统状态空间模型的可观矩阵与可控矩阵；⑦根据非线性系统状态‑动态‑量测混合反馈线性化方法，结合卡尔曼滤波器对微网系统可观矩阵与可控矩阵进行参数辨识，建立面向微网多源互补逆变一体控制的最小相位系统。