CN110165685A - 一种蓄电池储能逆变器及其控制方法 - Google Patents

一种蓄电池储能逆变器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开一种蓄电池储能逆变器及其控制方法。其中，所述蓄电池储能逆变器包括：三相结构相同的换流链，每相换流链包括多个级联的链节单元和一个电抗器，所述电抗器与所述多个级联的链节单元串联，每个所述链节单元包括两个串联的桥臂，每个所述桥臂包括两个并联的绝缘栅双极型晶体管，每个所述桥臂的两个所述绝缘栅双极型晶体管互补导通；在每个所述链节单元设置旁路开关，所述旁路开关连接所述链节单元的交流侧的输出端和输入端。所述控制方法用于控制上述储能逆变器。本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器及其控制方法，能够实现蓄电池的统一供电管理，降低通信电源系统的成本。

Description

一种蓄电池储能逆变器及其控制方法
技术领域
本发明实施例涉及配电技术领域，具体涉及一种蓄电池储能逆变器及其控制方法。
背景技术
通信电源系统为通信系统及相关设备供电，是整个通信系统的动力中心，如果通信电源系统失效将导致整个通信系统的瘫痪，因此可靠性是通信电源系统设计需要考虑的重要内容。
随着4G技术、数据通信的发展和信息科技的进步，通信行业对供电可靠性要求越来越高，任何电源系统故障导致的短时断电都会对通信运营商的信誉和经济效益造成严重影响。因此，在通信电源系统设计时，从市电引入到最终通信设备用电的各个环节都要充分考虑可靠性的要求，尤其需要在通信电源系统中配置不同形式的备用电源系统，以保证市电停电时，通过备用电源系统给重要通信设备供电，从而提高通信电源系统的可靠性。图1为现有技术通信电源系统的结构示意图，如图1所示，市电引入及变配电设备采用全程双系统、双总线供电方式，将两路10kV市电经过一、二级高压配电柜和变压器降压到380V/220V低压，再通过低压配电柜将电能分配各电力电池室给通信电源设备供电。在电力电池室中通信电源设备包括UPS电源、-48V直流开关电源以及336V高压直流开关电源等。通信电源设备一方面将交流市电转换为各种通信设备所需电压形式和幅值，另一方面隔离市电干扰，提高电能质量。在主设备机房中，通信电源设备转换的电能通过相应交直流列头柜分配到IT、传输、交换等各类主设备柜末端用电。
上述通信电源系统通过两路市电引入全程双系统、双总线的供电方式虽然具有较高的供电可靠性，但是由于可能出现引自同一变电站或者不同变电站的两路市电同时故障情况，需要在所述通信电源系统中设置备用电源系统，如图1所示，所述备用电源系统包括高压或低压柴油发电机组，通过自动转换开关(Automatic transfer switching，简称ATS)设备进行切换，在市电停电时需要利用备用电源系统为通信设备的供电。由于备用电源系统通常工作在冷备状态，在启动时需要一定的启动时间，通常为几分钟到十几分钟。因此需要设置蓄电池组保证通信设备从市电断电到备用电源系统启动期间的运行，现有技术中的方案是根据各种通信电源设备工作原理，设置不同幅值和容量的蓄电池组作为备用电源，各个蓄电池组并网工作，利用通信电源设备内部整流、逆变器或电池管理系统对蓄电池组进行充放电管理。在电网正常情况下，各个电池组组浮充，在电网故障停电情况下，利用各个蓄电池组放电保证通信设备持续供电，提高供电可靠性。针对不同的通信电源设备配置相应的蓄电池组，会造成各种问题。首先，各个蓄电池组布置分散，占地面积大；其次，蓄电池组的电压等级、容量和电池型号种类多，扩容、检修、更换等管理不便；然后，在通信电源系统的设计过程中需要，需要充分考虑蓄电池组的设计余量，投资成本高，利用率低；再有，不同型号的蓄电池组多，效率低，损耗大。
因此，如何提出一种蓄电池组储能逆变器，能够实现对蓄电池组的统一供电管理，降低通信电源系统的成本成为业界亟待解决的重要课题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种蓄电池储能逆变器及其控制方法。
一方面，本发明实施例提供一种蓄电池储能逆变器，包括：
三相结构相同的换流链，每相换流链包括多个级联的链节单元和一个电抗器，所述电抗器与所述多个级联的链节单元串联，每个所述链节单元包括两个串联的桥臂，每个所述桥臂包括两个并联的绝缘栅双极型晶体管，每个所述桥臂的两个所述绝缘栅双极型晶体管互补导通；在每个所述链节单元设置旁路开关，所述旁路开关连接所述链节单元的交流侧的输出端和输入端。
另一方面，本发明实施例提供一种蓄电池储能逆变器的控制方法，包括：
获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；
将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；
根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；
将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得电压直轴分量和电压交轴分量；
根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；
将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；
对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和通信总线，其中：
所述处理器和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述各实施例提供的蓄电池储能逆变器的控制方法。
又一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述各实施例提供的蓄电池储能逆变器的控制方法。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器及其控制方法，由于采用三相结构相同的换流链，每相换流链包括多个级联的链节单元和一个电感，电感与多个级联的链节单元串联，每个链节单元包括两个串联的桥臂，每个桥臂包括两个并联的绝缘栅双极型晶体管，每个桥臂的两个绝缘栅双极型晶体管互补导通，并在每个链节单元设置连接链节单元的输出端和输入端的旁路开关，能够实现蓄电池的统一供电管理，降低通信电源系统的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术通信电源系统的结构示意图；
图2为本发明实施例蓄电池储能逆变器的结构示意图；
图3为本发明实施例蓄电池储能逆变器的链节单元的结构示意图；
图4为本发明实施例蓄电池储能逆变器的单相等效电路示意图；
图5为本发明实施例链节单元的等效电路示意图；
图6为本发明实施例链节单元的开关状态示意图；
图7为本发明实施例通信电源系统的结构示意图；
图8为本发明实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图；
图9为本发明实施电流环控制框图；
图10为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图；
图11为本发明实施例稳压控制框图；
图12为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图；
图13为本发明实施例A相电压平衡控制框图；
图14为本发明一实施例蓄电池储能逆变器的仿真结果示意图；
图15为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的仿真结果示意图；
图16为本发明实施例蓄电池储能逆变器的控制装置的结构示意图；
图17为本发明实施例电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例一部分实施例，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，都属于本发明实施例保护的范围。
图2为本发明实施例蓄电池储能逆变器的结构示意图，图3为本发明实施例蓄电池储能逆变器的链节单元的结构示意图，如图2和图3所示，本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器包括：
三相结构相同的换流链，即A相换流链、B相换流链和C相换流链，每相所述换流链包括多个级联的链节单元1和一个电抗器2，电抗器2与多个级联的链节单元1串联，每个链节单元1包括桥臂11和桥臂12，桥臂11和桥臂12串联，桥臂11包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated-gate-bipolar transistor，以下简称IGBT)111和IGBT112，IGBT111和IGBT112并联，IGBT111和IGBT 112互补导通，即当IGBT111的开关S1闭合时，IGBT 112的开关S2断开，当IGBT112的开关S2闭合时，IGBT 111的开关S1断开；桥臂12包括IGBT121和IGBT122，IGBT121和IGBT 122并联，IGBT121和IGBT 122互补导通，即当IGBT121的开关S3闭合时，IGBT 122的开关S4断开，当IGBT122的开关S4闭合时，IGBT 121的开关S3断开。在每个链节单元1设置旁路开关S5，所述旁路开关S5分别连接链节单元1的交流侧的输出端和输入端，当链节单元1正常工作时，所述旁路开关S5断开，当链节单元1发生故障时，例如过压、过流或者链节单元1的温度超过阈值，所述旁路开关S5闭合，将链节单元1旁路，从而实现对所述链节单元1的故障控制。每个链节单元1与一个蓄电池组并联。其中，每相所述换流链包括的链节单元1的数量，根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
每相所述换流链还可以包括与多个链节单元1串联的至少一个冗余链节单元，所述冗余链节单元与链节单元1的结构相同。当所述换流链正常工作时，所述冗余链节单元的旁路开关S5闭合，当所述换流链的某一个链节单元1发生故障时，所述换流链的所述冗余链节单元的旁路开关S5断开，所述冗余链节单元替代发生故障的链节单元1进行工作。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器并网工作，既可以对所述蓄电池组进行充电，又可以将所述蓄电池组的电能输出。图4为本发明实施例蓄电池储能逆变器的单相等效电路示意图，如图4所示，Ug为电网某一相的电压，Uc为与所述某一相对应的所述换流链的交流侧电压，Ic为与上述交流侧电压对应的交流侧电流，通过调节电压Uc和电流Ic，从而控制所述蓄电池组的充放电过程。电流Ic在电压Ug同相坐标轴上的投影可以获得所述储能逆变器吸收的有功电流分量Icd，当所述有功电流分量Icd>0时，所述蓄电池组充电，Icd<0时，所述蓄电池组放电供给负载；电流Ic在Ug同相坐标轴上的投影还可以获得所述储能逆变器无功电流分量Icq，所述无功电流分量Icq用来补偿负载无功和谐波，改善电能质量。
图5为本发明实施例链节单元的等效电路示意图，如图5所示，Cdc为链节单元1的直流侧所述蓄电池组等效电容，Rdc为所述蓄电池组自放电损耗等效电阻。udc为链节单元1的直流侧电压，idc为链节单元1的直流侧电流，uc为链节单元1的交流侧电压，ic为链节单元1的交流侧电流。链节单元1中各IGBT的通断分别受开关S1、开关S2、开关S3和开关S4控制，桥臂11包括的IGBT111和IGBT 112互补导通，桥臂12包括的IGBT121和IGBT 122互补导通。图6为本发明实施例链节单元的开关状态示意图，如图6(a)所示，当开关S2和S3闭合，且开关S1和S4断开时，IGBT 112和IGBT121导通，IGBT111和IGBT 122关断，所述蓄电池组负输出uc＝-udc，idc＝-ic，当ic大于0时，所述蓄电池组放电，ic小于0时，所述蓄电池组充电；如图6(c)所示，当开关S1和S3闭合且开关S2和S4断开时，IGBT111和IGBT121导通，IGBT 112和IGBT 122关断，或者开关S1和S3断开且开关S2和S4闭合时，IGBT111和IGBT121关断，IGBT 112和IGBT122导通，所述蓄电池组零输出，电压保持；如图6(b)所示，当开关S1和S4闭合，且开关S2和S3断开时，IGBT111和IGBT 122导通，IGBT 112和IGBT121关断，uc＝udc，idc＝ic，所述蓄电池组正输出，当ic大于0时，所述蓄电池组充电，ic小于0时，所述蓄电池组放电。
采用脉宽调制(Pulse Width Modulation，以下简称PWM)方法控制链节单元1工作，将调制波信号与载波信号比较生成的一对互补PWM脉冲序列，作为所述载波信号对应的链节单元1桥臂11的IGBT111和IGBT112的驱动信号，调制波反相信号与所述载波信号比较生成的另一对互补PWM脉冲序列，作为所述载波信号对应链节单元1桥臂12的IGBT121和IGBT122的驱动信号，实现调制功能。
在每相所述换流链中采用载波移相PWM调制方法控制各个链节单元1的开关工作，各个链节单元1采用相同的调制波，并且每个链节单元1对应一个载波，各个链节单元1的载波之间相位依次错开所述载波周期一半的1/N，N为所述换流链中包括的链节单元1的数量。
例如，图7为本发明实施例通信电源系统的结构示意图，如图7所示，本发明提供的储能逆变器与所述蓄电池组构成蓄电池储能逆变系统，并联在10kv市电进线侧并网工作。相对于现有技术中的通信电源系统，由于蓄电池组集中到了10kV高压侧，因此电力电池室中通信电源设备不需要再配置不同型号的蓄电池组，UPS电源系统用于隔离市电并提高供电质量，高、低压直流系统用于电平变换以匹配负载。对于所述储能逆变器，每相所述换流链的链节单元1的数量N，链节单元1直流侧电压有效值Udc和交流侧电网线电压Uline之间存在如下关系：
其中，M为调制比，表示所述储能逆变器交流侧电压幅值和直流侧电压有效值之间的变换关系，M可以取0.85。目前所述通信电源系统采用10kV市电，即线电压Uline＝Ugab＝UgbcUgbc＝Ugca＝10kV，综合考虑降低系统控制复杂度和链节单元内耐压水平，为适配10kV电压等级，每相所述换流链的链节单元1的数量N可以取12，则每个链节单元1直流侧电压有效值Udc＝800V。
本发明实施例提供的储能逆变器，统一管理蓄电池组，高压侧备用供电，提高备用电源系统供电能力，优化蓄电池组配置，降低运维成本。以一套1+1运行的2500kVA变压器为例，变压器可以带载4套单机容量为400kVA的UPS 2B(B＝2)系统，每套系统可保证648kW负载，4套系统共2592kW。以蓄电池组后备时长15分钟计算，每台UPS需要配置一组480V/800Ah蓄电池组，将蓄电池容量折算到2V电压，16台UPS所需蓄电池组总容量为307万VAh；根据负载功率计算，若蓄电池组集中配置，根据概算方法充电功率为负载10％，即260kW，10kV电压直流侧等效电压14.1kV，对应充电电流18A，则蓄电池容量为14.1kV/200Ah，一套1+1蓄电池储能逆变系统，折算到2V电压，所需蓄电池组总容量为282万VAh。可知，采用蓄电池储能逆变系统，蓄电池组可以减配307-282＝25万VAh，减配至少8％。
本发明实施例提供的储能逆变器，在提高通信电源系统可靠性前提下，通过控制有功实现低储高发功能，提高通信电源系统经济性和灵活性。以一套1+1运行的2500kVA变压器系统为例，功率因数为0.85，变压器可带负载功率2125kW。假设峰峰电价为0.6元/kWH，峰谷电价为0.3元/kWH，设计蓄电池储能逆变系统的蓄电池组峰峰电价日放电时间为0.5小时，蓄电池组低储高发，每天可节省用电成本2125*0.5*(0.6-0.3)＝318.8元，年节省用电成本11.6万元。
本发明实施例提供的储能逆变器，控制有功实现削峰填谷，调节配电系统负载率，减小变配电系统、柴油发电机组等设计容量。以柴油发电机组减配为例，在市电停电柴油发电机组启动工作时，控制蓄电池组吸收有功为0，即蓄电池组不充电，当市电恢复后再均充电，可以减少8％～10％的柴油发电机设计容量。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器，由于采用三相结构相同的换流链，每相换流链包括多个级联的链节单元和一个电感，电感与多个级联的链节单元串联，每个链节单元包括两个串联的桥臂，每个桥臂包括两个并联的绝缘栅双极型晶体管，每个桥臂的两个绝缘栅双极型晶体管互补导通，并在每个链节单元设置连接链节单元的输出端和输入端的旁路开关，能够实现蓄电池的统一供电和管理，降低通信电源系统的成本。
图8为本发明实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图，如图8所示，本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器的控制方法包括：
S801、获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；
具体地，蓄电池储能逆变器的控制装置(以下简称控制装置)对电网的电压和储能逆变器交流侧的各相电流进行周期性的采样，可以获得所述电网的各相电压和所述储能逆变器交流侧的各相电流。其中，所述周期性采样的频率根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
S802、将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；
具体地，所述控制装置将获取到的所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，可以得到电流直轴分量和电流交轴分量，所述电流直轴分量反应有功电流分量，所述电流交轴分量反应无功电流分量。
所述电流直轴分量icd可以通过如下公式计算获得：
icd＝2/3[icasinω0t+icbsin(ω0t-2π/3)+iccsin(ω0t+2π/3)]
所述电流交轴分量icq可以通过如下公式计算获得：
icq＝2/3[icacosω0t+icbcos(ω0t-2π/3)+icccos(ω0t+2π/3)]
其中，ica、icb和icc分别表示所述储能逆变器的交流侧的三相电流，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度。
S803、根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；
具体地，所述控制装置在获得所述电流直轴分量和所述电流交轴分量之后，将所述电流直轴分量参考值减去所述电流直轴分量的差值作为有功功率控制器的输入，获得有功调节中间量；将所述电流交轴分量参考值减去所述电流交轴分量的差值作为无功功率控制器的输入，获得无功调节中间量。
根据瞬时功率理论，所述储能逆变器从所述电网吸收的瞬时有功功率和无功功率分别为：
p＝ugdicd+ugqicq
q＝ugqicd+ugqicq
设置d轴坐标与所述电网电压相量重合，则有ugq＝0，那么上述公式变为：
其中，p为有功功率，q为无功功率，Ug为所述电网电压，ugd为所述电网电压的直轴分量，ugq为所述电网电压的交轴分量，icq为所述电流交轴分量，icd为所述电流直轴分量。在已知所述电网电压的情况下，通过预设所述有功功率，根据公式(1)即可计算获得电流直轴分量参考值，通过预设所述无功功率，根据公式(2)即可获得电流交轴分量参考值。其中，所述有功功率控制器和所述无功功率控制器可以采用PI调节器，根据实际情况进行设置，本发明实施例不做限定。
S804、将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得电压直轴分量和电压交轴分量；
具体地，所述控制装置将获取到的所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，可以得到电压直轴分量和电压交轴分量，所述电压直轴分量反应有功电压分量，所述电压交轴分量反应无功电压分量。
所述电压直轴分量ugd可以通过如下公式计算获得：
ugd＝2/3[ugasinω0t+ugbsin(ω0t-2π/3)+ugcsin(ω0t+2π/3)]
所述电压交轴分量ugq可以通过如下公式计算获得：
ugq＝2/3[ugacosω0t+ugbcos(ω0t-2π/3)+ugccos(ω0t+2π/3)]
其中，uga、ugb和ugc分别表示所述电网的三相电压，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度。
S805、根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；
具体的，所述控制装置在获得所述有功调节中间量和所述电压直轴分量之后，根据公式u* cd＝ugd+ω0Lcicq-x1，可以计算获得所述目标调制电压直轴分量u* cd，其中，x1为所述有功调节中间量，ugd为所述电压直轴分量，ω0Lcicq为电流状态无功反馈量。根据公式u* cq＝ugq-ω0Lcicd-x2，可以计算获得所述目标调制电压交轴分量u* cq，其中，x2为所述无功调节中间量，ugd为所述电压直轴分量，ω0Lcicq为电流状态有功反馈量。
设置T1为链节单元1的桥臂11的开关函数，设置T2为链节单元1的桥臂12的开关函数。当T1＝1时，IGBT111导通，IGBT112关断，当T1＝0时，IGBT112导通，IGBT111关断；当T2＝1时，IGBT121导通，IGBT122关断，当T2＝0时，IGBT122导通，IGBT121关断。根据图5链节单元的等效电路示意图，链节单元1的交流侧电压和直流侧电流可以分别表示为：
uc＝(T1-T2)udc
idc＝(T1-T2)ic
其中，uc为链节单元1的交流侧电压，udc为链节单元1的直流侧电压，ic为链节单元1的交流侧电流，idc为链节单元1的交流侧电流。
根据图5所示的链节单元的等效电路示意图，链节单元1的回路方程为：
其中，Lc为电抗器2的电感，Rc为电抗器2的等效电阻，ug为所述电网的相电压，Cdc为所述蓄电池组的等效电容，Rdc为所述蓄电池组的自放电损耗等效电阻。
每相所述换流链的交流侧电压等于其包括的各个链节单元1的交流侧电压之和，每相所述换流链的交流侧电流与其包括的各个链节单元1的交流侧电流相等，则每相所述换流链的回路方程为：
其中，udck为所述换流链中第k个链节单元的直流侧电压，T1k为所述第k个链节单元的桥臂11的开关函数，T2k为所述第k个链节单元的桥臂12的开关函数，N为所述换流链包括的链节单元的数量，k为正整数且k小于等于N。
设链节单元1的开关周期为Tsw,定义任意时间变量x在一个开关周期的平均值为：
其中，t0为所述开关周期的起始时间，为开关周期平均算子的符号。
定义d1k和d2k分别为所述换流链中第k个链节单元的桥臂11的IGBT111和桥臂12的IGBT121的导通时间占比，d12k为所述第k个链节单元正输出的等效占空比，d1k、d2k和d12k随调制信号周期变化。根据采样原理，在一个所述开关周期中认为所述调制信号恒定，所述调制比为M，利用公式(3)对所述换流链的回路方程中的各个变量求开关周期平均，作线性化处理可以获得如下方程：
其中，根据调制原理，所述占空比和所述调制比之间存在如下关系：
d12k＝d1k-d2k＝<T1k-T2k>＝M
在理想情况下，每相所述换流链的各个链节单元1的直流侧电压相等，即udck＝udc,根据公式(4)可以获得三相所述换流链的电压方程，并去掉所述开关周期平均算子的符号化简可以得到如下方程：
其中，uca、ucb和ucc分别为所述储能逆变器相应所述换流链的交流侧电压，uga、ugb和ugc分别为所述电网的相电压，ica、icb和icc分别为相应所述换流链的交流侧电流。
所述储能逆变器的交流侧电压Uc如下式所示：
其中，uca、ucb和ucc分别为所述储能逆变器相应所述换流链的交流侧电压，N为所述换流链中包括的链节单元1的数量，M为所述调制比，Udc为所述链节单元1直流侧电压有效值，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度，δ为所述储能逆变器的交流侧电压与所述电网电压之间的相位差。
根据公式(5)和公式(6)，并进行ABC-dq坐标变换，可以获得所述储存逆变器在dq坐标系下的数学模型如下：
其中，ugd为所述电网电压的直轴分量，ugq为所述电网电压的交轴分量，icd为所述储能逆变器的交流侧电流直轴分量，icq为所述储能逆变器的交流侧电流交轴分量，ucd为所述储能逆变器的交流侧电压直轴分量，ucq为所述储能逆变器的交流侧电压交轴分量，其中，
对所述储存逆变器在dq坐标系下的数学模型公式(7)进行电流解藕，并设置所述有功调节中间量x1和所述无功调节中间量x2，其中：
x1＝ugd-ucd+ω0Lcicq (8)
x2＝ugq-ucq-ω0Lcicd (9)
根据x1的表达式(8)、x2的表达式(9)以及公式(7)，可以获得下式：
由上式可知，从x1和x2到有功电流icd和无功电流icq之间不存在耦合项和扰动项，将调节直轴电流跟踪误差的控制器输出作为x1，并将调节直轴电流跟踪误差的控制器输出作为x2，就可以实现直轴和交轴电流解藕。根据x1的表达式(8)，即可获得所述目标调制电压直轴分量u* cd的计算公式u* cd＝ugd+ω0Lcicq-x1，根据x2的表达式(9)，即可获得所述目标调制电压直轴分量u* cq的计算公式u* cq＝ugq-ω0Lcicd-x2。
S806、将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；
具体地，所述控制装置在获得所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量之后，将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压，即A相目标调制电压、B相目标调制电压和C相目标调制电压。
S807、对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
具体地，所述控制装置对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，分别获得各相所述换流链的每个链节单元1的电压调制波，将所述电压调制波作为相应的链节单元1的开关管驱动信号，对相应的链节单元1的IGBT进行闭合和断开的控制。
例如，图9为本发明实施电流环控制框图，如图9所示，所述控制装置获取所述储能逆变器的交流侧的各相电流ica、icb和icc，并对ica、icb和icc进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量icd和电流交轴分量icq；所述控制装置获取电网的各相电压uga、ugb和ugc,并对uga、ugb和ugc进行ABC-dq坐标变换，获得电压直轴分量ugd和电压交轴分量ugq；将电流直轴分量参考值idref减去电流直轴分量icd的差值作为有功功率控制器PI-1的输入，通过有功功率控制器PI-1获得有功调节中间量x1,并将电流交轴分量参考值iqref减去电流交轴分量icq的差值作无功功率控制器PI-2的输入，通过无功功率控制器PI-2获得无功调节中间量x2；所述控制装置进行如下运算ugd+ω0Lcicq-x1，从而获得目标调制电压直轴分量u* cd，并进行如下运算ugd-ω0Lcicd-x2，从而获得目标调制电压交轴分量u* cq；所述控制装置对u* cd和u* cq进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压u* ca、u* cb和u* cc。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器控制方法，通过调节储能逆变器交流侧的直轴电流，可以控制储能逆变器从电网吸收的有功，从而达到控制链节单元对蓄电池组进行充放电的目的。
图10为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图，如图10所示，本发明提供的蓄电池储能逆变器的控制方法还包括：
S1001、获取各个所述链节单元的直流侧电压，并根据各个所述链节单元的直流侧电压计算获得所述链节单元的平均直流侧电压；
具体地，所述控制装置对各个所述链节单元的直流侧电压进行周期性采样，获得各个所述链节单元的直流侧电压，对各个所述链节单元的直流侧电压求平均值，从而获得所述链节单元的平均直流侧电压。
S1002、根据所述链节单元的平均直流侧电压和所述链节单元的直流侧电压参考值，通过稳压控制器，获得第一电流量；
具体地，所述控制装置在获得所述链节单元的平均直流侧电压之后，将所述链节单元的直流侧电压参考值减去所述链节单元的平均直流侧电压的差值作为稳压控制器的输入，通过所述稳压控制器对上述差值进行调节获得第一电流量。其中，所述链节单元的直流侧电压参考值根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。所述稳压控制器可以采用PI调节器。
S1003、对所述第一电流量进行电流内环闭环控制，获得第二电流量；
具体地，所述控制装置在获得所述第一电流量之后，通过电流内环闭环传递函数对所述第一电流量进行电流内环闭环控制，获得第二电流量。其中，所述电流内环闭环传递函数可以为其中，s为拉普拉斯算子，Lc为所述电抗器的电感，Rc为所述电抗器的等效电阻。
S1004、根据所述第二电流量和预设的直流侧稳态电压的传递函数，获得各个所述链节单元的目标直流侧电压。
具体地，所述控制装置在获得所述第二电流量之后，将所述第二电流量和直流侧稳态电压的传递函数相乘，并进行拉普拉斯反变换，可以获得各个所述链节单元的目标直流侧电压。其中，所述直流侧稳态电压的传递函数是预设的。
例如，图11为本发明实施例稳压控制框图，如图11所示，所述控制装置将链节单元的直流侧电压参考值udcref减去链节单元的平均直流侧电压udcv的差值，作为稳压控制器PI-3的输入，通过稳压控制器PI-3获得第一电流量I* cd,然后将I* cd与电流内环闭环传递函数Gc(s)相乘获得第二电流量Icd，再将Icd与直流侧稳态电压的传递函数G1(s)相乘并进行拉普拉斯反变换，获得调节后的链节单元的平均直流侧电压，从而实现对所述链节单元的平均直流侧电压udcv的精确控制。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器控制方法，通过调节储能逆变器交流侧的直轴电流，可以控制储能逆变器从电网吸收的有功，从而达到控制链节单元充放电的目的。而通过设定链节单元的直流侧电压参考值对各个链节单元的直流侧电压进行调节，提高了控制链节单元充放电的精确性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述预设的直流侧稳态电压的传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，N为所述换流链中所述链节单元的数量，M为调制比，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容。
具体地，由所述储能逆变器的直流侧和交流侧的有功功率平衡，可以获得：
其中，C为每相所述换流链的各个所述链节单元的直流侧总等效电容，C＝3NCdc，Udc为所述链节单元直流侧电压有效值,udc为所述链节单元的直流侧电压，icd为所述电流直轴分量，icq为所述电流交轴分量，ucd为所述储能逆变器的交流侧电压直轴分量，ucq为所述储能逆变器的交流侧电压交轴分量，其中，δ为所述储能逆变器的交流侧电压与所述电网电压之间的相位差。
由于所述储能逆变器充电速度慢，充电电流小，所以δ几乎为0，可以将公式(10)简化为：
对公式(11)进行拉普拉斯变换并整理，即可获得所述直流侧稳态电压的传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，N为所述换流链中所述链节单元的数量，M为所述调制比，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池组的等效电容。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述蓄电池储能逆变器的控制方法还包括：
根据所述第一电流分量对所述电流直轴分量参考值进行修正，获得修正后的电流直轴分量参考值；
相应地，所述根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量包括：
根据所述电流直轴分量和所述修正后的电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量。
具体地，所述控制装置在获得所述电流直轴分量参考值和所述第一电流分量之后，将所述电流直轴分量参考值和所述第一电流分量之和作为修正后的电流直轴分量参考值。然后，将所述修正后的所述电流直轴分量参考值减去所述电流直轴分量的差值作为所述有功功率控制器的输入，从而获得所述有功调节中间量。
图12为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的控制方法的流程示意图，如图12所示，本发明提供的蓄电池储能逆变器的控制方法还包括：
S1201、获取各相所述换流链的每个链节单元的直流侧电压，根据每相所述换流链的各个链节单元的直流侧电压获得每相所述换流链的平均直流侧电压，根据各个所述链节单元的直流侧电压获得所述链节单元的平均直流侧电压；
具体地，由于受到各个所述链节单元的参数差异、损耗和PWM脉冲不一致、三相有功不平衡等影响，会引起三相所述换流链直流侧蓄电池组充放电不均衡，需要引入相间电压平衡控制。所述控制装置对各相所述换流链的每个链节单元的直流侧电压进行周期采样，从而获得每相所述换流链的各个链节单元的直流侧电压。所述控制装置根据每相所述换流链的各个链节单元的直流侧电压，计算获得每相所述换流链的平均直流侧电压。所述控制装置对各个所述链节单元的直流侧电压求和，然后计算获得所述链节单元的平均直流侧电压。
例如，所述储能逆变器的每相所述换流链包括N个链节单元，所述控制装置通过周期采用获得A相所述换流链的第k个链节单元的直流侧电压为udck,B相所述换流链的第p个链节单元的直流侧电压udcp，C相所述换流链的第e个链节单元的直流侧电压udce，那么A相所述换流链的平均直流侧电压B相所述换流链的平均直流侧电压C相所述换流链的平均直流侧电压所述链节单元的平均直流侧电压其中，k、p和e为正整数且k、p和e都小于等于N。
S1202、根据每相所述换流链的平均直流侧电压和所述链节单元的平均直流侧电压，通过第一比例调节控制器，获得每相所述换流链的第三电流量；
具体地，所述控制装置在获得各相所述换流链的平均直流侧电压和所述链节单元的平均直流侧电压之后，将所述链节单元的平均直流侧电压减去每相所述换流链的平均直流侧电压的差值，输入到第一比例调节控制器，通过所述第一比例调节器对上述差值进行调节，可以获得每相所述换流链的第三电流量。
S1203、根据每相所述换流链的第三电流量和对应的相电流分量，通过第二比例调节器以及对应的电压变换，获得每相所述换流链的目标调制修正电压；其中，每相所述换流链的相电流分量根据对应的交流侧的相电流获得；
具体地，所述控制装置在获得每相所述换流链的第三电流量之后，将每相的所述第三电流量减去对应的相电流分量的差值，作为第二比例调节器的输入，然后对通过所述第二比例调节器获得的输出结果进行对应的电压变换，获得每相所述换流链的目标调制修正电压。对于A相，所述电压变换是指将A相的输出结果乘以sin(ω0t)；对于B相，所述电压变换是指将B相的输出结果乘以对于C相，所述电压变换是指将C相的输出结果乘以其中，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度。每相所述换流链的相电流分量根据对应的交流侧的相电流获得，对于A相，所述相电流分量Icda＝icacosθ，对于B相，所述相电流分量Icdb＝icbcosθ，对于C相，所述相电流分量Icdc＝icccosθ，其中，ica、icb和icc分别表示所述储能逆变器的交流侧的三相电流，θ为功率因数角，θ＝tan-1(icd/icq)，icq为所述电流交轴分量，icd为所述电流直轴分量。
S1204、对每相所述换流链的目标调制修正电压进行电流变换，获得每相所述换流链修正后的相电流分量；
具体地，所述控制装置在获得每相所述换流链的目标调制修正电压之后，对每相所述换流链的目标调制修正电压进行电流变换，获得每相所述换流链修正后的相电流分量。其中，所述电流变换可以是将每相所述换流链的目标调制修正电压乘以其中，s为拉普拉斯算子，Lc为所述电抗器的电感。
S1205、根据每相所述换流链修正后的相电流分量和对应的预设的相间电压平衡传递函数，获得每相所述换流链的目标平均直流侧电压。
具体地，所述控制装置在获得每相所述换流链修正后的相电流分量之后，将每相所述换流链修正后的相电流分量与对应的相间电压平衡传递函数相乘，再进行拉普拉斯反变换，从而获得每相所述换流链的目标平均直流侧电压。其中，所述相间电压平衡传递函数是预设的。
例如，对于A相，所述相间电压平衡传递函数为:
其中，s为拉普拉斯算子，Icda为A相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，udck为A相第k个所述链节单元的直流侧电压，N为所述换流链中所述链节单元的数量，k为正整数且k小于等于N。
对于B相，所述相间电压平衡传递函数为:
其中，s为拉普拉斯算子，Icdb为B相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，udcp为B相第p个所述链节单元的直流侧电压，N为所述换流链中所述链节单元的数量，p为正整数且p小于等于N。
对于C相，所述相间电压平衡传递函数为:
其中，s为拉普拉斯算子，Icdc为C相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，udce为C相第e个所述链节单元的直流侧电压，N为所述换流链中所述链节单元的数量，e为正整数且e小于等于N。
例如，图13为本发明实施例A相电压平衡控制框图，如图13所示，所述控制装置链节单元的平均直流侧电压udcv作为参考值，将链节单元的平均直流侧电压udcv减去A相的平均直流侧电压udca的差值,作为第一比例调节控制器K1的输入，获得A相的第三电流量I3,然后将第三电流量I3减去A相的相电流分量Icda的差值，作为第二比例调节器K2的输入，再将经过第二比例调节器K2调节的输出结果进行电压变换，即将上述输出结果乘以sin(ω0t)，获得A相的目标调制修正电压Ua，接着对Ua进行电流变换，即将Ua乘以获得修正后的相电流分量Icda，然后将修正后的相电流分量Icda与A相的相间电压平衡传递函数GA(s)相乘，并进行拉普拉斯反变换，获得A相修正的直流侧目标平均电压，以实现各相间的直流侧电压平衡。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器控制方法，通过调节储能逆变器交流侧的直轴电流，可以控制储能逆变器从电网吸收的有功，从而达到控制链节单元对蓄电池组充放电的目的。而通过对每相链节单元的平均直流侧电压的闭环调节，实现相间电压的平衡。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述相间电压平衡传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，Icdn为每相的所述相电流分量，，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，ucdi为每相第i个所述链节单元的直流侧电压，N为每相所述换流链中所述链节单元的数量，i为正整数且i小于等于N。
具体地，根据能量守恒以及ABC-dq坐标变换关系，可以获得各相有功功率的表达式，下面以A相为例进行说明。
其中，PA表示A相的有功功率，uga为与A相连接的电网相电压，ica为A相交流侧电流，θ为所述功率因数角，Icda为A相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdca为A相蓄电池组的等效电容，Cdca＝Cdc/N，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，Udca为A相的等效直流电压，udck为A相第k个链节单元的直流侧电压，udca为A相的平均直流侧电压，k为正整数且k小于等于N。
将Cdca＝Cdc/N和代入公式(12)，并进行拉普拉斯变换，即可获得A相的相间电压平衡传递函数为：
同理可以获得B相的相间电压平衡传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，Icdb为B相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，udcp为B相第p个所述链节单元的直流侧电压，N为所述换流链中所述链节单元的数量，p为正整数且p小于等于N。
同理可以获得C相的相间电压平衡传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，Icdc为C相的相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，udce为C相第e个所述链节单元的直流侧电压，N为所述换流链中所述链节单元的数量，e为正整数且e小于等于N。
可理解的是，对于A相来说，G2(s)＝GA(s)，Icdn＝Icda，ucdi＝udck；对于B相来说，G2(s)＝GB(s)，Icdn＝Icdb，ucdi＝udcp；对于C相来说，G2(s)＝GC(s)，Icdn＝Icdc，ucdi＝udce。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号包括：
根据各相的所述目标调制修正电压分别对相应的所述目标调制电压进行修正，获得各相修正后的目标调制电压；
相应地，所述对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号包括：
对所述各相修正后的目标调制电压进行载波移相PWM调制，以获得所述逆变器各相所述换流链的每个所述链节单元的开关管驱动信号。
具体地，所述控制装置在获得各相的所述目标调制修正电压之后，根据每相的所述目标调制修正电压对相应的所述目标调制电压进行修正，即将A相的目标调制修正电压与A相的目标调制电压相叠加后得到A相修正后的目标调制电压，将B相的目标调制修正电压与B相的目标调制电压相叠加后得到B相修正后的目标调制电压，将C相的目标调制修正电压与C相的目标调制电压相叠加后得到C相修正后的目标调制电压。然后分别对各相修正后的目标调制电压进行载波移相PWM调制，分别获得各相的每个所述链节单元的电压调制波，将所述电压调制波作为相应的链节单元的开关管驱动信号，对相应的链节单元的IGBT进行闭合和断开的控制。
为了验证本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器及其控制方法，在Matlab/Simulink仿真环境中搭建所述储能逆变器仿真验证平台。电网电压10kV，配置2500kVA变压器及相应负载，所述储能逆变器的额定容量为2500kVA，并联在10kV电网侧，由于所述储能逆变器可以输出有功和无功，当功率因数为1时，可以输出2500kw有功，当所述功率因数为0时可以输出2500kvar无功。每相所述换流链由12个所述链节单元构成，所述链节单元的直流侧电压为800V。
图14为本发明一实施例蓄电池储能逆变器的仿真结果示意图，如图14所示，图14(a)显示了负载、电网及储能逆变器功率仿真波形，图14(b)显示了负载、电网及储能逆变器的电压和电流仿真波形，分别观察所述负载、所述电网及所述储能逆变器功率和电压、电流波形，设置负载功率2500kVA，功率因数0.8，即有功2000kW，无功1500kvar。在仿真初始时刻，所述储能逆变器并网“0”输出，即蓄电池组浮充，输出有功、无功都为0，所述负载有功、无功均由所述电网提供，所述储能逆变器“0”输出，说明在设计备用电源系统的柴油发电机组时，可以不考虑所述蓄电池组充电功率，减小油机容量配置；在0.2s时刻，所述储能逆变器开始进行无功补偿，所述电网输出无功下降为零，所述电网电流有效值降低，且与所述电网电压同相位，所述电网的无功部分全部由所述储能逆变器补偿，验证了所述储能逆变器电能质量改善功能；在0.4s时刻，所述储能逆变装置输出负载有功，所述电网输出功率下降为零，所述负载功率全部由所述储能逆变器提供；在0.6s时刻，所述电网断电，所述储能逆变器提供所述负载功率，所述负载电压、电流及功率不受影响，继续正常工作。上述仿真结果验证了所述储能逆变器有功、无功控制能力和后备供电功能。
图15为本发明另一实施例蓄电池储能逆变器的仿真结果示意图，如图15所示，显示出所述负载、所述电网和所述储能逆变器功率和各个链节单元直流侧电压的仿真结果。在仿真初始时刻，所述负载有功2000kW，无功1500kvar，所述储能逆变器并网补偿无功并且给所述蓄电池组浮充，所述电网仅提供负载有功，各个所述链节单元直流侧电压在800V附近波动，总体平均值不变，说明所述储能逆变器进行无功补偿不消耗所述蓄电池组有功；在0.2s时刻，所述负载有功增加到2500kw，假设此时为峰峰电价，或为避免变压器满容量工作红色预警，设置所述储能逆变器输出负载增加500kw有功，同时继续补偿所述负载无功，由于输出有功，所述蓄电池组恒功率放电，各个所述链节单元直流侧电压线性下降，所述电网输出有功没有变化；在0.4s时刻，所述负载有功降低为2000kw，所述储能逆变器停止输出有功，只进行无功补偿，假设此时为峰谷电价，则控制所述储能逆变器从所述电网吸收功率，补偿所述蓄电池组放电损失容量，各个所述链节单元直流侧电压线性上升，所述电网除提供所述负载功率外，还提所述供蓄电池组充电功率；在0.6s时，各个所述链节单元的平均直流侧电压达到设定值，所述储能逆变器停止充电，继续无功补偿，所述电网仅提供所述负载有功。上述仿真结果验证了所述储能逆变器削峰填谷和低储高发功能。
图16为本发明实施例蓄电池储能逆变器的控制装置的结构示意图，如图16所示，本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器的控制装置包括获取单元1601、第一坐标变换单元1602、第一获得单元1603、第二坐标变换单元1604、第二获得单元1605、第三坐标变换单元1606和调制单元1607，其中：
获取单元1601用于获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；第一坐标变换单元1602用于将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；第一获得单元1603用于根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；第二坐标变换单元1604用于将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得所述电网的电压直轴分量和电压交轴分量；第二获得单元1605用于根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；第三坐标变换单元1606用于将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；调制单元1607用于对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
具体地，获取单元1601对电网的电压和储能逆变器交流侧的各相电流进行周期性的采样，可以获得所述电网的各相电压和所述储能逆变器交流侧的各相电流。其中，所述周期性采样的频率根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
第一坐标变换单元1602将获取到的所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，可以得到电流直轴分量和电流交轴分量，所述电流直轴分量反应有功电流分量，所述电流交轴分量反应无功电流分量。
所述电流直轴分量icd可以通过如下公式计算获得：
icd＝2/3[icasinω0t+icbsin(ω0t-2π/3)+iccsin(ω0t+2π/3)]
所述电流交轴分量icq可以通过如下公式计算获得：
icq＝2/3[icacosω0t+icbcos(ω0t-2π/3)+icccos(ω0t+2π/3)]
其中，ica、icb和icc分别表示所述储能逆变器的交流侧的三相电流，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度。
第一获得单元1603在获得所述电流直轴分量和所述电流交轴分量之后，将所述电流直轴分量参考值减去所述电流直轴分量的差值作为有功功率控制器的输入，获得有功调节中间量；将所述电流交轴分量参考值减去所述电流交轴分量的差值作为无功功率控制器的输入，获得无功调节中间量。
第二坐标变换单元1604将获取到的所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，可以得到电压直轴分量和电压交轴分量，所述电压直轴分量反应有功电压分量，所述电压交轴分量反应无功电压分量。
所述电压直轴分量ugd可以通过如下公式计算获得：
ugd＝2/3[ugasinω0t+ugbsin(ω0t-2π/3)+ugcsin(ω0t+2π/3)]
所述电压交轴分量ugq可以通过如下公式计算获得：
ugq＝2/3[ugacosω0t+ugbcos(ω0t-2π/3)+ugccos(ω0t+2π/3)]
其中，uga、ugb和ugc分别表示所述电网的三相电压，ω0t为所述储能逆变器与所述电网同步的旋转角度。
第二获得单元1605在获得所述有功调节中间量和所述电压直轴分量之后，根据公式u* cd＝ugd+ω0Lcicq-x1，可以计算获得所述目标调制电压直轴分量u* cd，其中，x1为所述有功调节中间量，ugd为所述电压直轴分量，ω0Lcicq为电流状态无功反馈量。根据公式u* cq＝ugq-ω0Lcicd-x2，可以计算获得所述目标调制电压交轴分量u* cq，其中，x2为所述无功调节中间量，ugd为所述电压直轴分量，ω0Lcicq为电流状态有功反馈量。
第三坐标变换单元1606在获得所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量之后，将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压，即A相目标调制电压、B相目标调制电压和C相目标调制电压。
调制单元1607对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，分别获得各相所述换流链的每个链节单元1的电压调制波，将所述电压调制波作为相应的链节单元1的开关管驱动信号，对相应的链节单元1的IGBT进行闭合和断开的控制。
本发明实施例提供的蓄电池储能逆变器控制装置，通过调节储能逆变器交流侧的直轴电流，可以控制储能逆变器从电网吸收的有功，从而达到控制链节单元对蓄电池组充放电的目的。
本发明提供的蓄电池储能逆变器控制装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图17为本发明实施例电子设备的实体结构示意图，如图17所示，所述电子设备包括处理器(processor)1701、存储器(memory)1702和通信总线1703；
其中，处理器1701、存储器1702通过通信总线1703完成相互间的通信；
处理器1701用于调用存储器1702中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得所述电网的电压直轴分量和电压交轴分量；根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得所述电网的电压直轴分量和电压交轴分量；根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得所述电网的电压直轴分量和电压交轴分量；根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过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，本发明实施例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(可以是个人计算机，装置，或者网络设备等)执行本发明实施例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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蓄电池储能逆变器，其特征在于，包括：
三相结构相同的换流链，每相换流链包括多个级联的链节单元和一个电抗器，所述电抗器与所述多个级联的链节单元串联，每个所述链节单元包括两个串联的桥臂，每个所述桥臂包括两个并联的绝缘栅双极型晶体管，每个所述桥臂的两个所述绝缘栅双极型晶体管互补导通；在每个所述链节单元设置旁路开关，所述旁路开关连接所述链节单元的交流侧的输出端和输入端。
2.一种蓄电池储能逆变器的控制方法，其特征在于，包括：
获取储能逆变器的交流侧的各相电流和电网的各相电压；
将所述交流侧的各相电流进行ABC-dq坐标变换，获得电流直轴分量和电流交轴分量；
根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量；根据所述电流交轴分量和电流交轴分量参考值，通过无功功率控制器，获得无功调节中间量；
将所述电网的各相电压进行ABC-dq坐标变换，获得电压直轴分量和电压交轴分量；
根据所述有功调节中间量、所述电压直轴分量和电流状态无功反馈量，获得目标调制电压直轴分量；根据所述无功调节中间量、所述电压交轴分量和电流状态有功反馈量，获得目标调制电压交轴分量；
将所述目标调制电压直轴分量和所述目标调制电压交轴分量进行dq-ABC坐标变换，获得各相目标调制电压；
对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取各个所述链节单元的直流侧电压，并根据各个所述链节单元的直流侧电压计算获得所述链节单元的平均直流侧电压；
根据所述链节单元的平均直流侧电压和所述链节单元的直流侧电压参考值，通过稳压控制器，获得第一电流量；
对所述第一电流量进行电流内环闭环控制，获得第二电流量；
根据所述第二电流量和预设的直流侧稳态电压的传递函数，获得各个所述链节单元的目标直流侧电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的直流侧稳态电压的传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，N为所述换流链中所述链节单元的数量，M为调制比，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池组的等效电容。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述第一电流分量对所述电流直轴分量参考值进行修正，获得修正后的电流直轴分量参考值；
相应地，所述根据所述电流直轴分量和电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量包括：
根据所述电流直轴分量和所述修正后的电流直轴分量参考值，通过有功功率控制器，获得有功调节中间量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取各相所述换流链的每个链节单元的直流侧电压，根据每相所述换流链的各个链节单元的直流侧电压获得每相所述换流链的平均直流侧电压，根据各个所述链节单元的直流侧电压获得所述链节单元的平均直流侧电压；
根据每相所述换流链的平均直流侧电压和所述链节单元的平均直流侧电压，通过第一比例调节控制器，获得每相所述换流链的第三电流量；
根据每相所述换流链的第三电流量和对应的相电流分量，通过第二比例调节器以及对应的电压变换，获得每相所述换流链的目标调制修正电压；其中，每相所述换流链的相电流分量根据对应的交流侧的相电流获得；
对每相所述换流链的目标调制修正电压进行电流变换，获得每相所述换流链修正后的相电流分量；
根据每相所述换流链修正后的相电流分量和对应的预设的相间电压平衡传递函数，获得每相所述换流链的目标平均直流侧电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相间电压平衡传递函数为：
其中，s为拉普拉斯算子，Icdn为每相的所述相电流分量，ugd为所述电压直轴分量，Cdc为所述链节单元直流侧蓄电池等效电容，ucdi为每相第i个所述链节单元的直流侧电压，N为每相所述换流链中所述链节单元的数量，i为正整数且i小于等于N。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
根据各相的所述目标调制修正电压分别对对应的所述目标调制电压进行修正，获得各相修正后的目标调制电压；
相应地，所述对所述各相目标调制电压分别进行载波移相PWM调制，以获得所述储能逆变器各相换流链的每个链节单元的开关管驱动信号包括：
对所述各相修正后的目标调制电压进行载波移相PWM调制，以获得所述逆变器各相所述换流链的每个所述链节单元的开关管驱动信号。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信总线，其中：
所述处理器和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求2至8任一项所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求2至8任一项所述的方法。
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