CN109861564B - 一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，包括：获取能负荷网侧整流器参数；根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。本发明提供的技术方案通过实时检测整流器直流侧上下桥臂电容电压偏差，计算得到虚拟零序电压来实现中点电压的均衡控制，避免复杂的扇区矢量类型判断，从而简化了算法提高了控制实时性。

Description

一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统储能设备设计领域，具体涉及一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法及系统。

背景技术

近年来，直流充电桩类储能负荷在微电网中得到广泛推广，其与电网交互的变换器类型及性能直接影响微网的电能质量。从拓扑结构来说，具有高功率因数的脉宽调制PWM型变换器(Pulse Width Modulation)备受青睐。其中，采用三电平VIENNA整流器拓扑的直流充电桩应用较多。三电平VIENNA整流器较之传统两电平变换器，还具有低开关管电压应力和交流测畸变小等优势。与二极管钳位的NPC(Neutral Point Clamped)型三电平变换器一样，三电平VIENNA整流器也有中性点电压均衡问题需要解决。

经过分析可知三电平VIENNA整流器中点电位不平衡的根本原因是某些开关状态导致上、下桥臂电容的充放电不相等，形成了中点电位偏移。中性点电位平衡算法通常是通过调节各个扇区正、负小矢量的作用时间来实现直流侧中点电位的平衡。该方法缺点是需要在多个扇区内判断正、负小矢量，增加了算法复杂性，不易于实现。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，通过实时监测整流器直流侧上下桥臂电容电压偏差，结合空间矢量的控制扇区内不同矢量的作用特点，计算得到注入虚拟零序电流来实现中点电压的均衡控制，避免复杂的扇区矢量类型判断，简化了算法提高了控制实时性。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：

获取能负荷网侧整流器参数；

根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

优选地，所述根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制包括：

根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

优选地，所述根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，包括

通过PLL锁相算法计算电网电压相角；

根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量；

根据所述dq坐标系的实时电压控制量计算三相abc静止坐标系的实时电压控制量；

根据所述虚拟零序电压和所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

优选地，所述根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量，包括：

根据所述电网电压相角、所述三相abc静止坐标系下的三相电网电压和整流器三相电流计算两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流；

根据所述两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流，计算dq坐标系的实时电压控制量。

优选地，所述电压相角计算两相dq旋转坐标系下的电网电压的计算式如下：

式中，U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；U_a、U_b、U_c：三相电网电压；θ：电网电压相角；

计算两相dq旋转坐标系下的整流器电流的计算式如下：

式中，I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；I_a、I_b、I_c：三相电流。

优选地，所述dq坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_d′：整流器给定电压的d轴参考量；U_q′：整流器给定电压的q轴参考量；

d轴实时电压控制量；/>

q轴实时电压控制量；U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；ω：电网角频率；L：整流器电感；

其中，所述整流器给定电压的d轴参考量和整流器给定电压的q轴参考量为整流器给定有功电流与无功电流的参考量与实时检测到有功电流与无功电流的误差量，经过PI运算后得到。

优选地：所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

/>

式中，U_a ^*、U_b ^*、U_c ^*：三相实时电压控制量；θ：电网电压相角。

优选地，所述根据所述虚拟零序电压和三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量包括：

将所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量与虚拟零序电压叠加，得到三相abc坐标系下的虚拟零序电压控制量；

根据所述三相abc静止坐标系下的虚拟零序电压控制量进行转换，计算αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

优选地，所述αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，按下式进行计算：

式中：

轴虚拟零序电压控制量；U_β ^*：轴虚拟零序电压控制量β；U_a ^*：a轴实时电压控制量；U_b ^*：b轴实时电压控制量；U_c ^*：c轴实时电压控制量；/>

虚拟零序电压。

优选地，所述虚拟零序电压按下式计算：

式中：

虚拟零序电压；k₀：比例调整系数；ΔV_cc0：中点电压偏差；C₀：桥臂电容的容值；T_zx：空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

优选地，所述中点电压偏差按下式进行计算：

式中，ΔV_cc0：中点电压偏差；i₀：虚拟零序电流。

优选地，所述储能负荷网侧整流器参数包括：比例调整系数、上桥臂电容压、下桥臂电容电压、上桥臂电容的容值、下桥臂电容的容值和空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制系统，包括：采集模块、计算模块和控制模块。

采集模块：用于获取能负荷网侧整流器参数；

计算模块：用于根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

控制模块：用于根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

优选地，所述控制模块包括：第一计算单元，第二计算单元和均衡单元。

第一计算单元：用于根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

第二计算单元：用于基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

均衡单元：用于基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

与最接近的已有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案，通过实时检测整流器直流侧上下桥臂电容电压偏差，结合空间矢量的控制扇区内不同矢量的作用特点，计算得到虚拟零序电压来实现中点电压的均衡控制，避免复杂的扇区矢量类型判断，从而简化了算法提高了控制实时性。

本发明提供的技术方案，具有物理意义清晰，控制方法简单易行等特点，能够在较短的时间里实现中点电压的均衡控制，达到较好的实时性。

附图说明

图1是本发明提供的一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法的示意图；

图2是本发明实施例中直流充电桩类储能负荷用三相VIENNA整流器等效电路图；

图3是本发明实施例中VIENNA整流器三电平空间矢量电压调制算法扇区示意图；

图4是基于虚拟零序电压的中点电压均衡控制策略框图；

图5是本发明提供的一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制系统的示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，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。下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例一、

一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤1：用于获取能负荷网侧整流器参数；

步骤2：用于根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

步骤3：根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

步骤1：采用空间矢量调制算法计算虚拟零序电压。

具体地，所述根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制包括：

根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

具体地，所述根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，包括

通过PLL锁相算法计算电网电压相角；

根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量；

根据所述dq坐标系的实时电压控制量计算三相abc静止坐标系的实时电压控制量；

根据所述虚拟零序电压和所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

具体地，所述根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量，包括：

根据所述电网电压相角、所述三相abc静止坐标系下的三相电网电压和整流器三相电流计算两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流；

根据所述两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流，计算dq坐标系的实时电压控制量。

具体地，所述电压相角计算两相dq旋转坐标系下的电网电压的计算式如下：

式中，U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；U_a、U_b、U_c：三相电网电压；θ：电网电压相角；

计算两相dq旋转坐标系下的整流器电流的计算式如下：

式中，I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；I_a、I_b、I_c：三相电流。

具体地，所述dq坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_d′：整流器给定电压的d轴参考量；U_q′：整流器给定电压的q轴参考量；

d轴实时电压控制量；/>

q轴实时电压控制量；U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；ω：电网角频率；L：整流器电感；

其中，所述整流器给定电压的d轴参考量和整流器给定电压的q轴参考量为整流器给定有功电流与无功电流的参考量与实时检测到有功电流与无功电流的误差量，经过PI运算后得到。

具体地：所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中，

三相实时电压控制量；θ：电网电压相角。/>

具体地，所述根据所述虚拟零序电压和三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量包括：

将所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量与虚拟零序电压叠加，得到三相abc坐标系下的虚拟零序电压控制量；

根据所述三相abc静止坐标系下的虚拟零序电压控制量进行转换，计算αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

具体地，所述αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_α ^*、U_β ^*：αβ坐标系下电压控制量；U_a ^*：a轴实时电压控制量；U_b ^*：b轴实时电压控制量；U_c ^*：c轴实时电压控制量；

虚拟零序电压。

具体地，所述虚拟零序电压按下式计算：

式中：

虚拟零序电压；k₀：比例调整系数；ΔV_cc0：中点电压偏差；C₀：桥臂电容的容值；T_zx：空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

具体地，所述中点电压偏差按下式进行计算：

式中，ΔV_cc0：中点电压偏差；i₀：虚拟零序电流。

具体地，所述储能负荷网侧整流器参数包括：比例调整系数、上桥臂电容压、下桥臂电容电压、上桥臂电容的容值、下桥臂电容的容值和空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

实施例二、

下面三相三电平VIENNA整流器为例，进行具体说明：

步骤1：用于获取能负荷网侧整流器参数；

三相三电平VIENNA整流器拓扑结构，如图2所示中，其中，U_a、U_b、U_c为三相电源，L_a、L_b、L_c为三相滤波电感，C₁、C₂为上下桥臂电容，D_i～D₆为6个快恢复功率二极管，S_a、S_b、S_c是由两个功率开关器件组成的双向开关。通过控制三个双向功率开关的导通与关断，实现对输入电流波形和直流输出电压调节。

本发明以图3的扇区I为例进行分析说明。计中点电流为i_o，分析图3所示的扇区I开关状态可得：

a.当s_as_bs_c＝000时，对应pnp矢量，此时i_o＝0，无中点电流流出。

b.当s_as_bs_c＝001时，对应pno矢量，此时i_o＝i_a-i_b；

c.当s_as_bs_c＝010时，对应pon矢量，此时i_o＝i_a+i_c；

d.当s_as_bs_c＝011时，对应poo矢量，此时i_o＝-i_b+i_c；

e.当s_as_bs_c＝100时，对应onp矢量，此时i_o＝i_a；

f.当s_as_bs_c＝101时，对应ono矢量，此时i_o＝i_a+i_c；

g.当s_as_bs_c＝110时，对应oop矢量，此时i_o＝i_a-i_b；

h.当s_as_bs_c＝111时，对应ooo矢量，此时i_o＝ia-i_b+i_c＝0。

从中可总结出中点电流为i_o与三相电流的关系满足下式：

i_o＝sgn(u_a)*abs(i_a)+sgn(u_b)*abs(i_b)+sgn(u_c)*abs(i_c)其中，由于扇区I满足u_a＞0、u_b＜0、u_c＞0，因此符号函数sgn(u_a)＝+1、sgn(u_b)＝-1、sgn(u_c)＝+1。其他扇区的中点电流可以此类推。

分析传统NPC拓扑的SVPWM中点平衡算法，认为中矢量如pno、pon、onp是不可控的，只能通过直接调整小矢量如oop、ono、poo等来控制上小桥臂电容的充放电时间，从而控制中点电压平衡。VIENNA电路的开关模态传统NPC电路并不完全相同，分析扇区I的8种开关状态，若采用注入零序电流的方法，由于注入三相的零序电流满足i_0a＝i_0b＝i_0c，因此即使在控制周期内同时向三相注入零序电流，实际上仅影响状态c(s_as_bs_c＝010)以及状态f(s_as_bs_c＝101)：可通过注入零序电流来间接控制状态C向上桥臂电容充放电时间以及控制状态f向下桥臂电容的充放电时间，其他开关状态由于两相间的零序电流经过运算后相互抵消(如状态b、d与g)或者无中点电流流出(如状态a与h)，因此即使注入零序电流也不会改变其原来的工作状态。分析其他扇区亦可得到类似结论。

综上所述，注入虚拟零序电流的方法，其本质为间接调整正、负小矢量的作用时间，实现在一个控制周期内中点电压的平衡控制。

步骤2：用于根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压。

假设上下桥臂电容容值完全相等，均为C₀,以扇区I为例，在一个控制周期T_c内的中点电压偏差ΔV_cc0与零序电流i₀的关系为

其中，T_zx为除去状态a、c、f以及h所对应的矢量作用时间后，剩下的其他矢量实际作用时间之和，该时间和可通过SVPWM对各矢量的作用时间计算得到。

虚拟零序电压为

其中，k₀为比例调整系数。其他扇区的零序电压指令可以此类推。

步骤3：根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM，Space Vector Pulse Width Modulation)方法，具有物理意义清晰，电压利用率高的特点。采用三电平空间矢量电压调制算法各个扇区如图3所示，区别于传统NPC三电平电路，VIENNA整流器仅25个矢量，无ppp与nnn矢量。本发明采用基于dq坐标系的电流矢量解耦控制策略，利用同步旋转坐标变换，实现无功电流与有功电流的解耦控制以及无静差跟踪。采用网压U_d作为前馈分量，可以一定程度上克服由电网电压波动引起的系统扰动。同时采用双闭环结构，其中电压外环主要作用是快速跟踪调节母线电压的变化，同时保持直流侧输出电压稳定。电流内环无功电流给定值为零，控制整流器在单位功率因数下运行；电流内环有功电流给定值通过对输入电压的同步跟踪控制以及直流侧中点电位调节共同得到。具体控制策略框图如图4所示，实现过程如下：

实时采样三相电网电压U_a、U_b、U_c，通过PLL锁相算法得到电网电压相角θ，U_a、U_b、U_c经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的变换得到U_d、U_q：

实时采样整流器三相电流I_a、I_b、I_c，经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的变换得到I_d、I_q：

采用基于dq轴的电流矢量解耦控制，得到dq轴的实时控制量

与/>

为

式中：U_d′：整流器给定电压的d轴参考量；U_q′：整流器给定电压的q轴参考量；

d轴实时电压控制量；/>

q轴实时电压控制量；U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；ω：电网角频率；L：整流器电感；

其中，所述整流器给定电压的d轴参考量和整流器给定电压的q轴参考量为整流器给定有功电流与无功电流的参考量与实时检测到有功电流与无功电流的误差量，经过PI运算后得到。将dq轴坐标系变换到abc坐标系得到

给定有功电流I_d0与无功电流I_q0的参考量的计算依据为：设直流侧母线电压在稳态时的控制目标为V_cd，实际检测值为其中V_cd′，则有功电流给定值I_d0为V_cd与V_cd′之差经PI调节器运算后的结果；无功电流I_q0则根据功率因数设定来计算，若整流器设置为全功率因数并网，则I_q0＝0。

将中点均衡算法得到的虚拟零序

叠加到/>

以及/>

经过三相abc静止坐标系到两相静止αβ坐标系下，得到αβ坐标系下的控制量/>

与/>

/>

基于所述虚拟零序电流控制量，采用空间矢量调制算法，计算整流器功率器件的脉宽调制控制波形，对整流器的开关器件的通断进行控制，实现储能负荷网侧整流器电压控制。

实施例三、

一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制系统，如图5所示，所述系统包括：采集模块、计算模块和控制模块。

采集模块：用于获取能负荷网侧整流器参数；

计算模块：用于根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

控制模块：用于根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

具体地，所述控制模块包括：第一计算单元，第二计算单元和均衡单元。

第一计算单元：用于根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

第二计算单元：用于基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

均衡单元：用于基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

具体地，计算模块中采用空间矢量调制算法计算虚拟零序电压按下式进行计算：

式中：

虚拟零序电压；k₀：比例调整系数；ΔV_cc0：中点电压偏差；C₀：桥臂电容的容值；T_zx：空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

其中，所述中点电压偏差按下式进行计算：

式中，ΔV_cc0：中点电压偏差；i₀：虚拟零序电流。

具体地，第一计算单元中根据所述虚拟零电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，包括

通过PLL锁相算法电压相角计算电网电压相角；

根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量；

根据所述dq坐标系的实时电压控制量计算三相abc静止坐标系的实时电压控制量；

根据所述虚拟零序电压和所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

具体地，所述根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量，包括：

根据所述电网电压相角、所述三相abc静止坐标系下的三相电网电压和整流器三相电流计算两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流；

根据所述两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流,计算dq坐标系的实时电压控制量。

具体地，所述根据所述电网电压相角和所述三相abc静止坐标系下的三相电网电压和整流器三相电流计算两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流，包括：

所述三相电网电压从三相abc静止坐标系转换到两相dq旋转坐标系按下式进行计算：

式中，U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；U_a：、U_b、U_c：三相电网电压；θ：电网电压相角；

所述整流器三相电流从三相abc静止坐标系转换到两相dq旋转坐标系按下式进行计算：

式中，I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；I_a、I_b、I_c：三相电流。

具体地，所述dq坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_d′：整流器给定电压的d轴参考量；U_q′：整流器给定电压的q轴参考量；

d轴实时电压控制量；/>

q轴实时电压控制量；U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；ω：电网角频率；L：整流器电感；

其中，所述整流器给定电压的d轴参考量和整流器给定电压的q轴参考量为整流器给定有功电流与无功电流的参考量与实时检测到有功电流与无功电流的误差量，经过PI运算后得到。

具体地，所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中，U_a ^*、U_b ^*、；U_c ^*：三相实时电压控制量；θ：电网电压相角。

具体地，所述根据所述虚拟零序电压和三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量包括：

将所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量与虚拟零序电压叠加，得到三相abc坐标系下的虚拟零序电压控制量；

根据所述三相abc静止坐标系下的虚拟零序电压控制量进行转换，计算αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

具体地，所述αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_α ^*、U_β ^*：αβ坐标系下零序电压控制量；U_a ^*、U_b ^*、；U_c ^*：三相实时电压控制量；

虚拟零序电压。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取储能负荷网侧整流器参数；

根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压的均衡控制；

所述虚拟零序电压按下式计算：

式中：

虚拟零序电压；k₀：比例调整系数；ΔV_cc0：中点电压偏差；C₀：桥臂电容的容值；T_zx：空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和；

所述中点电压偏差按下式进行计算：

式中，ΔV_cc0：中点电压偏差；i₀：虚拟零序电流。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压的均衡控制包括：

根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，包括

通过PLL锁相算法计算电网电压相角；

根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量；

根据所述dq坐标系的实时电压控制量计算三相abc静止坐标系的实时电压控制量；

根据所述虚拟零序电压和所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

4.如权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述根据所述电网电压相角计算dq坐标系的实时电压控制量，包括：

根据所述电网电压相角、所述三相abc静止坐标系下的三相电网电压和整流器三相电流计算两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流；

根据所述两相dq旋转坐标系下的电网电压和整流器电流，计算dq坐标系的实时电压控制量。

5.如权利要求4所述控制方法，其特征在于，所述电压相角计算两相dq旋转坐标系下的电网电压的计算式如下：

式中，U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；U_a、U_b、U_c：三相电网电压；θ：电网电压相角；

计算两相dq旋转坐标系下的整流器电流的计算式如下：

式中，I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；I_a、I_b、I_c：三相电流。

6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述dq坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_d′：整流器给定电压的d轴参考量；U_q′：整流器给定电压的q轴参考量；

d轴实时电压控制量；/>

q轴实时电压控制量；U_d：d轴电压分量；U_q：q轴电压分量；I_d：d轴电流分量；I_q：q轴电流分量；ω：电网角频率；L：整流器电感；

其中，所述整流器给定电压的d轴参考量和整流器给定电压的q轴参考量

为整流器给定有功电流与无功电流的参考量与实时检测到有功电流与无功电

流的误差量，经过PI运算后得到。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量，按下式进行计算：

式中，U_a ^*、U_b ^*、U_c ^*：三相实时电压控制量；θ：电网电压相角。

8.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述虚拟零序电压和三相abc静止坐标系的实时电压控制量，计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量包括：

将所述三相abc静止坐标系的实时电压控制量与虚拟零序电压叠加，得到三相abc坐标系下的虚拟零序电压控制量；

根据所述三相abc静止坐标系下的虚拟零序电压控制量进行转换，计算αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述αβ静止坐标系下的可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，按下式进行计算：

式中：U_α ^*、U_β ^*：αβ坐标系下的电压控制量；U_a ^*：a轴实时电压控制量；U_b ^*：b轴实时电压控制量；U_c ^*：c轴实时电压控制量；

虚拟零序电压。

10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述储能负荷网侧整流器参数包括：比例调整系数、上桥臂电容压、下桥臂电容电压、上桥臂电容的容值、下桥臂电容的容值和空间矢量调制算法中预先划定的扇区内除去无关状态矢量后其他矢量的实际作用时间之和。

11.一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制系统，用于执行如权利要求1-10任一项所述的一种储能负荷网侧整流器电压均衡控制方法，其特征在于，所述系统包括：采集模块、计算模块和控制模块；

采集模块：用于获取能负荷网侧整流器参数；

计算模块：用于根据所述储能负荷网侧整流器参数计算虚拟零序电压；

控制模块：用于根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量，并基于所述中点电压的虚拟零序电压控制量进行储能负荷网侧整流器电压控制。

12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：第一计算单元，第二计算单元和均衡单元，

第一计算单元：用于根据所述虚拟零序电压计算可平衡当前控制周期内中点电压的虚拟零序电压控制量；

第二计算单元：用于基于所述虚拟零序电压控制量，采用空间矢量调制算法得到整流器各相功率器件的调制波；

均衡单元：用于基于所述调制波控制整流器功率器件的通断，进行中点电压均衡控制。

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