CN108134409B - 储能变流器的控制方法、装置、存储介质和处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能变流器的控制方法、装置、存储介质和处理器。其中，该方法包括：获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性。检测储能变流器的实时输出有功功率和无功功率。根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压。本发明解决了现有的微电网系统的电压稳定性比较差的技术问题。

Description

储能变流器的控制方法、装置、存储介质和处理器
技术领域
本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种储能变流器的控制方法、装置、存储介质和处理器。
背景技术
充电站主要由电力电子装置构成，相对于传统发电机而言，其响应速度快、惯性小、过载能力差，稳定性分析的方法及结论也与传统电网有较大区别。
目前采用的储能拓扑结构包含交流和交直流混合两种形式，对于这两种不同拓扑结构的微电网，由于其采用可再生能源发电的分布式电源，其输出电能的间歇性和负载功率的多变性均会对微电网的母线电压造成影响，引起微电网的电压稳定性问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种储能变流器的控制方法、装置、存储介质和处理器，以至少解决现有的微电网系统的电压稳定性比较差的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种储能变流器的控制方法，包括：获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性；检测所述储能变流器的实时输出有功功率和无功功率；根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压。
进一步地，根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：降低所述储能变流器的有功功率来提高所述微电网系统的频率；升高所述储能变流器的有功功率来降低所述微电网系统的频率。
进一步地，根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：降低所述储能变流器的无功功率来提高所述微电网系统的电压；升高所述储能变流器的无功功率来降低所述微电网系统的电压。
进一步地，在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，所述方法还包括：利用虚拟阻抗提高所述储能变流器感性等效阻抗，以降低所述储能变流器在启动过程中的功率耦合。
进一步地，在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，所述方法还包括：采用调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振的其中之一增加所述储能变流器的有源阻尼。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种储能变流器的控制装置，包括：获取单元，用于获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性；检测单元，用于检测所述储能变流器的实时输出有功功率和无功功率；调节单元，用于根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压。
进一步地，所述调节单元包括：第一降低模块，用于降低所述储能变流器的有功功率来提高所述微电网系统的频率；第一升高模块，用于升高所述储能变流器的有功功率来降低所述微电网系统的频率。
进一步地，所述调节单元包括：第二降低模块，用于降低所述储能变流器的无功功率来提高所述微电网系统的电压；第二升高模块，用于升高所述储能变流器的无功功率来降低所述微电网系统的电压。
进一步地，所述装置还包括：阻抗模块，用于在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，利用虚拟阻抗提高所述储能变流器感性等效阻抗，以降低所述储能变流器在启动过程中的功率耦合。
进一步地，所述装置还包括：阻尼模块，用于在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，采用调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振的其中之一增加所述储能变流器的有源阻尼。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述的储能变流器的控制方法。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的储能变流器的控制方法。
在本发明实施例中，通过储能变流器的下垂特性对储能变流器进行控制，根据储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性呈线性关系的特点，通过变流器的实时输出有功功率和无功功率调节微电网系统的输出频率和电压，从而提高了微电网系统的电压稳定性。解决现有的微电网系统的电压稳定性比较差的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的储能变流器的控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的储能变流器的有功下垂特性的示意图；
图3是根据本发明实施例的储能变流器的无功下垂特性的示意图；
图4是根据本发明实施例的虚拟阻抗增加前储能变流器的启动相应波形图；
图5是根据本发明实施例的虚拟阻抗增加后储能变流器的启动相应波形图；
图6是根据本发明实施例的储能变流器的控制装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种储能变流器的控制方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的储能变流器的控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性。
步骤S104，检测储能变流器的实时输出有功功率和无功功率。
步骤S106，根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压。
本实施例通过储能变流器的下垂特性对储能变流器进行控制，根据储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性呈线性关系的特点，通过变流器的实时输出有功功率和无功功率调节微电网系统的输出频率和电压，从而提高了微电网系统的电压稳定性。解决现有的微电网系统的电压稳定性比较差的技术问题。
储能变流器的有功下垂特性如图2所示，无功下垂特性如图3所示。
如图2所示，有功功率和微电网系统的频率为线性关系，因此，调节储能变流器的有功功率就能调节微电网系统的输出频率。即，根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：降低储能变流器的有功功率来提高微电网系统的频率；升高储能变流器的有功功率来降低微电网系统的频率。
如图3所示，无功功率和微电网系统的电压为线性关系，因此，调节储能变流器的无功功率就能调节微电网系统的输出电压。即，根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：降低储能变流器的无功功率来提高微电网系统的电压；升高储能变流器的无功功率来降低微电网系统的电压。
可选地，为了进一步提高微电网系统的稳定性，可以使微电网系统的线路阻抗特征为感性，以降低储能变流器有功和无功的强耦合，从而提高微电网系统的运行动态性能和稳定性。即，在根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，方法还包括：利用虚拟阻抗提高储能变流器感性等效阻抗，以降低储能变流器在启动过程中的功率耦合。
本实施例采用虚拟阻抗控制提高了储能变流器感性等效阻抗，降低了阻性线路阻抗对变流器控制的影响，改善了储能变流器的功率耦合现象。图4是根据本发明实施例的虚拟阻抗增加前储能变流器的启动相应波形图，图5是根据本发明实施例的虚拟阻抗增加后储能变流器的启动相应波形图，比较可见，增加虚拟阻抗后，储能变流器在启动过程中的功率耦合程度降低。当虚拟阻抗值增加时，微电网变流器的阻尼系数逐渐增大，储能变流器的的稳定性也随之提高。
可选地，在根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，方法还包括：采用调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振的其中之一增加储能变流器的有源阻尼。
三相电压源型并网逆变器交流侧采用LCL滤波器后可以有效地减小滤波器体积和容量，但是易引起滤波器谐振问题。根据系统开环传递函数分别画出并网电流反馈和逆变器电流反馈下的开环波特图可以看出无论采用逆变器电流反馈还是网侧电流反馈，系统在LCL谐振点处都会产生较大谐振峰，会带来系统稳定性问题。降低调节器增益可以在一定程度保证系统稳定，但较小的比例增益系数又会减小系统的稳定裕度，降低动态调节能力。在无有源阻尼的并网电流和电容电压，可以看出并网电流谐振次电流较大，导致系统不稳定。
采用有源阻尼控制方法可以避免滤波器的谐振问题，本实施例基于带通滤波器的有源阻尼方案，根据不同带通滤波器位置，又可分成调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振三种有源阻尼方案。通过增加有源阻尼，解决系统震荡问题，提高系统稳定性，三种有源阻尼方案均不需要增加额外传感器并不引入微分控制，其中比例谐振有源阻尼系统稳定性更好，且更适应于谐振频率多变的系统。在采用比例谐振控制的有源阻尼的方案中，即在传统PI控制器中增加谐振环节，进而于谐振极点互消，可以抑制谐振，且更适应于谐振频率多变的系统。
本发明实施例还提供了一种储能变流器的控制装置。图6是根据本发明实施例的储能变流器的控制装置的示意图。如图6所示，该储能变流器的控制装置包括：获取单元62、检测单元64和调节单元66。
获取单元62用于获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性；
检测单元64用于检测储能变流器的实时输出有功功率和无功功率；
调节单元66用于根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压。
本实施例通过储能变流器的下垂特性对储能变流器进行控制，根据储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性呈线性关系的特点，通过变流器的实时输出有功功率和无功功率调节微电网系统的输出频率和电压，从而提高了微电网系统的电压稳定性。解决现有的微电网系统的电压稳定性比较差的技术问题。
储能变流器的有功下垂特性如图2所示，无功下垂特性如图3所示。
如图2所示，有功功率和微电网系统的频率为线性关系，因此，调节储能变流器的有功功率就能调节微电网系统的输出频率。即，调节单元包括：第一降低模块，用于降低储能变流器的有功功率来提高微电网系统的频率；第一升高模块，用于升高储能变流器的有功功率来降低微电网系统的频率。
如图3所示，无功功率和微电网系统的电压为线性关系，因此，调节储能变流器的无功功率就能调节微电网系统的输出电压。即，调节单元包括：第二降低模块，用于降低储能变流器的无功功率来提高微电网系统的电压；第二升高模块，用于升高储能变流器的无功功率来降低微电网系统的电压。
可选地，为了进一步提高微电网系统的稳定性，可以使微电网系统的线路阻抗特征为感性，以降低储能变流器有功和无功的强耦合，从而提高微电网系统的运行动态性能和稳定性。即，装置还包括：阻抗模块，用于在根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，利用虚拟阻抗提高储能变流器感性等效阻抗，以降低储能变流器在启动过程中的功率耦合。
本实施例采用虚拟阻抗控制提高了储能变流器感性等效阻抗，降低了阻性线路阻抗对变流器控制的影响，改善了储能变流器的功率耦合现象。图4为虚拟阻抗增加前储能变流器的启动相应波形图，图5为虚拟阻抗增加后储能变流器的启动相应波形图，比较可见，增加虚拟阻抗后，储能变流器在启动过程中的功率耦合程度降低。当虚拟阻抗值增加时，微电网变流器的阻尼系数逐渐增大，储能变流器的的稳定性也随之提高。
可选地，装置还包括：阻尼模块，用于在根据有功下垂特性、无功下垂特性以及有功功率、无功功率调节储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，采用调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振的其中之一增加储能变流器的有源阻尼。
三相电压源型并网逆变器交流侧采用LCL滤波器后可以有效地减小滤波器体积和容量，但是易引起滤波器谐振问题。根据系统开环传递函数分别画出并网电流反馈和逆变器电流反馈下的开环波特图可以看出无论采用逆变器电流反馈还是网侧电流反馈，系统在LCL谐振点处都会产生较大谐振峰，会带来系统稳定性问题。降低调节器增益可以在一定程度保证系统稳定，但较小的比例增益系数又会减小系统的稳定裕度，降低动态调节能力。在无有源阻尼的并网电流和电容电压，可以看出并网电流谐振次电流较大，导致系统不稳定。
采用有源阻尼控制方法可以避免滤波器的谐振问题，本实施例基于带通滤波器的有源阻尼方案，根据不同带通滤波器位置，又可分成调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振三种有源阻尼方案。通过增加有源阻尼，解决系统震荡问题，提高系统稳定性，三种有源阻尼方案均不需要增加额外传感器并不引入微分控制，其中比例谐振有源阻尼系统稳定性更好，且更适应于谐振频率多变的系统。在采用比例谐振控制的有源阻尼的方案中，即在传统PI控制器中增加谐振环节，进而于谐振极点互消，可以抑制谐振，且更适应于谐振频率多变的系统。
本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述的储能变流器的控制方法。
本发明实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的储能变流器的控制方法。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种储能变流器的控制方法，其特征在于，包括：
获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性；
检测所述储能变流器的实时输出有功功率和无功功率；
根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压；
在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，所述方法还包括：利用虚拟阻抗提高所述储能变流器感性等效阻抗，以降低所述储能变流器在启动过程中的功率耦合；
根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：降低所述储能变流器的有功功率来提高所述微电网系统的频率；升高所述储能变流器的有功功率来降低所述微电网系统的频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压包括：
降低所述储能变流器的无功功率来提高所述微电网系统的电压；
升高所述储能变流器的无功功率来降低所述微电网系统的电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，所述方法还包括：
采用调制波滤波，电流反馈滤波和比例谐振的其中之一增加所述储能变流器的有源阻尼。
4.一种储能变流器的控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取储能变流器的有功下垂特性和无功下垂特性；
检测单元，用于检测所述储能变流器的实时输出有功功率和无功功率；
调节单元，用于根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压；
在根据所述有功下垂特性、所述无功下垂特性以及所述有功功率、所述无功功率调节所述储能变流器所在微电网系统的频率和电压之前，还包括：利用虚拟阻抗提高所述储能变流器感性等效阻抗，以降低所述储能变流器在启动过程中的功率耦合；
所述调节单元包括：第一降低模块，用于降低所述储能变流器的有功功率来提高所述微电网系统的频率；第一升高模块，用于升高所述储能变流器的有功功率来降低所述微电网系统的频率。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述调节单元包括：
第二降低模块，用于降低所述储能变流器的无功功率来提高所述微电网系统的电压；
第二升高模块，用于升高所述储能变流器的无功功率来降低所述微电网系统的电压。
6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至3中任意一项所述的储能变流器的控制方法。
7.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至3中任意一项所述的储能变流器的控制方法。
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