本发明涉及电网控制系统的技术领域，尤其涉及一种mgp系统的功率反馈控制系统与方法。
背景技术：
以光伏和风力为代表的新能源具有波动性，这是导致并网后电网运行不稳定的一个因素，但是在未来高比例甚至近100％的新能源电网中，即使充足的新能源电力和储能、能源互联以及需求侧响应等技术的应用有望确保电网不因波动性而引发电力短缺或不稳定，电网的稳定运行还受到另外一个重要因素的影响，这就是大量的新能源换流器替代了同步发电机，导致电网呈现出高度的电力电子化特性，这使得电网的电源特性发生了根本性变化，为电力系统的稳定运行带来巨大挑战，主要体现在：1)新能源并网缺乏可靠的惯性响应且频率耐受能力较低，导致电网的频率抗扰动能力下降；2)新能源换流器的暂态电压和电流支撑能力不足，导致新能源故障穿越能力降低；3)新能源的运行控制及其与电网的交互影响，导致新的振荡问题，故此提出一种新能源并网的新方法具有重要意义。
而在提出一种新能源并网新方法的过程中，由于新能源发电的特点与传统火电机组有很大不同，最大的区别就是新能源的输出功率具有波动性和不可控性。传统火电机组可视作利用化学能储能，随时可以调控输出功率的电源，而新能源往往是需要电网的支撑，随机向电网输送功率。这样的特点使得新能源在基于功率反馈控制使用mgp并网的时候需要先对其输出功率进行预测，而这个预测的过程一方面会造成控制系统的输出有延迟，另一方面如果预测数值不准确，会影响控制系统的稳定性和可靠性。因此有必要根据新能源的功率输出特性、并网逆变器的直流电压波动特性以及mgp的运行控制特性和功角特性，提出适用于mgp跟随新能源功率波动的改进控制方法。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有新能源在基于功率反馈控制使用mgp并网时由于需对其输出功率首先进行预测而导致的控制系统输出有延迟以及控制系统的稳定性和可靠性得不到保障的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：解决现有新能源在基于功率反馈控制使用mgp并网时由于需对其输出功率首先进行预测而导致的控制系统输出有延迟以及控制系统的稳定性和可靠性得不到保障的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种mgp系统的功率反馈控制系统，包括测量计算模块，用于检测发电机向电网发出的实际有功，并将测得的有功与有功给定值作差；pi调节模块，用于根据得出的所述差计算出频率调节量，并作为反馈；调节模块，用于根据在控制系统中计算出的变频器频率参考值为依据对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：所述pi调节模块具体包括计算单元，用于根据得出的所述差计算出频率调节量；反馈单元，用于将计算出的所述频率调节量反馈给系统。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：所述调节模块具体包括检测单元，用于检测出在控制系统中计算出的变频器频率参考值；调节单元，用于根据所述检测单元检测出的所述变频器频率参考值对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：对功率反馈控制系统的目标功率进行设置的要求具体为，点击设置发电机输出的有功功率参考值；其中所述有功功率参考值为发电机a相有功功率，且不能超过电机的额定功率，电动机的传输功率保持在额定范围内。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：在使用功率反馈控制系统时，将有功功率给定值设定为一较小数值，将“反馈控制系统转换开关”打到“功率反馈信号”挡位。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：所述有功功率给定值设定为300w。
作为本发明所述的mgp系统的功率反馈控制系统的一种优选方案，其中：由于功率反馈控制系统为单一控制量和单一被控制量，只需一组所述pi调节模块(200)即可实现闭环控制。
为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种mgp系统的功率反馈控制方法，包括通过测量计算模块检测发电机向电网发出的实际有功；将测得的有功与有功给定值作差；根据得出的所述差通过pi调节模块计算出频率调节量，并作为反馈；在控制系统中计算出变频器频率参考值；通过调节模块对所述变频器频率进行微调；通过调频调节相位差；实现控制功率输出的目标。
本发明的有益效果：本发明提供提升新能源电网稳定性的mgp系统的功率反馈控制系统与方法，使得新能源在基于功率反馈控制使用mgp并网前对其输出功率进行预测时，不会出现控制系统输出有延迟以及影响控制系统稳定性和可靠性的缺陷，保障了新能源并网新方法的顺利推出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的功率反馈控制屏的第一实物图；
图2为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的功率反馈控制屏的第二实物图；
图3为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的功率反馈控制屏显示的内容；
图4为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的模块图；
图5为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的功率反馈控制原理图；
图6本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统中当mgp传输的功率变化时，两机功角的变化特性图；
图7本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统中mgp传输的功率与源网相位差的实验曲线图；
图8为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的仿真结果图；
图9为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制方法的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1～8，为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制系统的第一个实施例：一种mgp系统的功率反馈控制系统，包括：
测量计算模块100，用于检测发电机向电网发出的实际有功，并将测得的有功与有功给定值作差；
pi调节模块200，用于根据得出的差计算出频率调节量，并作为反馈；
调节模块300，用于根据在控制系统中计算出的变频器频率参考值为依据对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
进一步的，pi调节模块200具体包括：
计算单元，用于根据得出的差计算出频率调节量；
反馈单元，用于将计算出的频率调节量反馈给系统。
更进一步的，调节模块300具体包括：
检测单元，用于检测出在控制系统中计算出的变频器频率参考值；
调节单元，用于根据检测单元检测出的变频器频率参考值对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
新能源驱动同步电动机转动，作为原动机，带动同步发电机并网，这种整体的并网系统，被称为新能源同步机(renewableenergysynchronousgenerator,resg)。通过这种方式，使新能源通过同步机组并网，此时同步机组相当于串联到电网中，既能传输有功，又能利用励磁系统灵活调节无功。
功率反馈控制系统以发电机输出的有功功率为反馈控制mgp系统的功率传输，当发电机并入电网后，控制系统发挥作用，可以通过本控制系统连续调节mgp系统传输的有功功率。
其中，功率反馈控制系统中各参数说明如下：
1.目标功率设置：点击设置发电机输出的有功功率参考值；其中该有功功率参考值为发电机a相有功功率，注意设置有功功率参考值时不能超过电机的额定功率，并且考虑到一定的机械损耗，电动机的传输功率也应保持在额定范围内。
2.实际功率显示：用于显示发电机实际输出的有功功率，此功率为发电机的a相有功功率。
3.pid参数设置：点击设置控制系统的pid参数，其中包括比例、积分和微分系数，注意该参数在样机出厂时已经设置好，请勿随意更改。
4.发电机其他参数显示：显示发电机并网点的电压、电流、视在功率、功率因数、无功功率，同样该电气量为单相的测量计算结果。
5.频率显示：显示电网频率、控制系统反馈计算输出频率。电网频率为通过与电量变送器通讯读取的电网频率，反馈计算输出频率为plc通过反馈计算得到的频率值，该频率值通过485通讯送至变频器，作为外部频率给定源。
使用说明：当需要使用该控制系统时，将“反馈控制系统转换开关”打到“功率反馈信号”挡位，控制系统给电，一般先将有功功率给定值设定为一较小数值，如300w，启动变频器，待电机进入稳态后，将发电机并入电网，mgp并网后控制系统发挥作用。
实际运行时可以通过显示屏动态修改有功功率参考值，注意设置的有功功率发电机a相有功功率，有功功率的参考值时不能超过电机的额定功率，并且考虑到一定的机械损耗，电动机的传输功率也应保持在额定范围内。
由于直接采集频率反馈调节相位控制有功的方法，对于设备的测量精度要求非常高。在仿真中可以轻易实现的控制方法，在实验中由于设备精度的限制，并不容易实现。由此可以考虑将相位从直接调节量改为间接调节量，以避免控制系统对于频率敏感度过大的问题。由于实际电网的频率一直在不断变化，因此变频器的输出电压频率也必须对电网频率具有跟随性。同时，mgp系统两台电机的机端电压相位差与其传输功率呈正比，当mgp系统两端电压有频率差时，这个频率差会影响相位，因此这里考虑可以直接用频率差来控制有功功率的传输，即当实际传输功率大于目标功率时，增加变频器输出电压频率，进而拉大相位差，增加传输的功率；当实际传输功率小于目标功率时，减小变频器输出电压频率，进而缩小相位差，减少传输的功率。这一控制效果就是通过pi控制器实现的，此处将实际功率和目标功率的差值作为输入，经过pi控制器，输出频率调节量δf，在设定工频的基础上，加入δf，进而可以控制变频器输出电压的频率。由于本系统中是单一控制量和单一被控制量，因此只需要一组pi控制器就可以实现功率的闭环控制。
基于上述分析，本发明提出如图5所示的功率反馈控制系统。测量计算系统检测发电机向电网发出的实际有功，然后将测得的有功与有功给定值做差，所的差值通过pi调节计算出频率调节量并以此作为反馈，在控制系统中计算变频器频率参考值，对变频器频率进行微调，通过调频来调节相位差，进而控制功率输出。
功率反馈控制原理说明：
mgp系统的两台同步电机具有与普通单台同步电机不同的功角特性。其源网相位差δθ(电动机与发电机端电压的相位差)与其传输的有功功率呈现线性关系，且mgp系统的传输功率可以由源网相位差δθ来控制，该原理由图6显示的mgp功角特性实验结果可直观看出。
由图6和图7的结果可知，通过mgp传输的功率变化时，两台电机的功角同时变化；反之，调节功角，mgp传输的功率也会变化。因此现有mgp的控制方式，是利用两台同步电机各自的功角特性，控制源网相位差来调节输送功率，考虑到mgp连接2个同步交流系统，若两个系统存在频率差，则有可能造成源网相位差失控，进而引发mgp系统内容的低频振荡。由图可知mgp系统两台电机的机端电压相位差与其传输功率呈正比。
功率反馈控制的仿真分析：
通过仿真研究上述控制算法，分析功率反馈控制算法的效果。除控制算法进行了修正外，其余仿真系统模型均不变。仿真过程中在25s时将功率参考值由2kw改为2.5kw。考虑到原控制系统对于频率敏感度高，需要研究电网频率波动的情况下，mgp系统的工作特性，所以在仿真中对电网的频率设置了不同程度的波动。
仿真结果：如图8所示，其中fg为同步发电机机端电压的频率。在整个仿真过程中，由于功率闭环的存在，使得变频器输出电压的频率可以持续跟随电网频率。在此条件下，发电机可以按照功率给定值来发出有功。仿真过程中，电网频率的波动会使源网相位产生波动，继而影响发电机输出功率。此时功率闭环提供反馈，调节变频器的输出频率，使源网相位始终保持在可控稳定的状态，进而使发电机输出功率得到保持。
实施例2
请参阅图9，为本发明提供的mgp系统的功率反馈控制方法的第一个实施例：一种mgp系统的功率反馈控制方法，包括：
通过测量计算模块100检测发电机向电网发出的实际有功；
将测得的有功与有功给定值作差；
根据得出的差通过pi调节模块200计算出频率调节量，并作为反馈；
在控制系统中计算出变频器频率参考值；
通过调节模块300对变频器频率进行微调；
通过调频调节相位差；
实现控制功率输出的目标。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1.一种mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：包括，
测量计算模块(100)，用于检测发电机向电网发出的实际有功，并将测得的有功与有功给定值作差；
pi调节模块(200)，用于根据得出的所述差计算出频率调节量，并作为反馈；
调节模块(300)，用于根据在控制系统中计算出的变频器频率参考值为依据对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
2.根据权利要求1所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：所述pi调节模块(200)具体包括，
计算单元，用于根据得出的所述差计算出频率调节量；
反馈单元，用于将计算出的所述频率调节量反馈给系统。
3.根据权利要求1所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：所述调节模块(300)具体包括，
检测单元，用于检测出在控制系统中计算出的变频器频率参考值；
调节单元，用于根据所述检测单元检测出的所述变频器频率参考值对变频器频率进行微调，并通过调频调节相位差。
4.根据权利要求1～3任一项所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：对功率反馈控制系统的目标功率进行设置的要求具体为，点击设置发电机输出的有功功率参考值；
其中所述有功功率参考值为发电机a相有功功率，且不能超过电机的额定功率，电动机的传输功率保持在额定范围内。
5.根据权利要求1～4任一项所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：在使用功率反馈控制系统时，将有功功率给定值设定为一较小数值，将“反馈控制系统转换开关”打到“功率反馈信号”挡位。
6.根据权利要求5所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：所述有功功率给定值设定为300w。
7.根据权利要求1或2所述的mgp系统的功率反馈控制系统，其特征在于：由于功率反馈控制系统为单一控制量和单一被控制量，只需一组所述pi调节模块(200)即可实现闭环控制。
8.一种mgp系统的功率反馈控制方法，其特征在于：包括，
通过测量计算模块(100)检测发电机向电网发出的实际有功；
将测得的有功与有功给定值作差；
根据得出的所述差通过pi调节模块(200)计算出频率调节量，并作为反馈；
在控制系统中计算出变频器频率参考值；
通过调节模块(300)对所述变频器频率进行微调；
通过调频调节相位差；
实现控制功率输出的目标。
技术总结