CN112152244A - 一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统 - Google Patents

一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统 Download PDF

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CN112152244A CN202010957807.XA CN202010957807A CN112152244A CN 112152244 A CN112152244 A CN 112152244A CN 202010957807 A CN202010957807 A CN 202010957807A CN 112152244 A CN112152244 A CN 112152244A
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韩帅
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Abstract

本发明公开了一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统，其方法包括：采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器，生成初始调制电压信号；利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。本发明实施例相比传统方式可降低计算复杂度，应用性强。

Description

一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统。
背景技术
近年来，大量接入配电网的风电、光伏等分布式电源在发电过程中所具有的显著随机性和波动性使得大规模新能源消纳成为一大难题。随着储能技术的快速发展以及大规模储能系统的快速响应特性，通过储能“移峰填谷”模式将新能源弃电时段的弃电电能在时空上平移至非弃电时段，已成为一种提升新能源弃电消纳能力的可行手段。然而，储能变流器作为整个储能系统的核心器件，如何适当地控制储能变流器运行将关乎电网与储能介质的配合程度。针对储能变流器的传统控制算法需要借助复杂的坐标变换、锁相环运算等，其计算难度较大，且该算法易受到电网电压波形畸变的影响，在面对复杂工况的情况下使得储能并网的效果较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统，相比于传统方式可降低计算复杂度，且克服电网电压波形畸变的影响，有效地提高储能并网的效果。
为了解决上述问题，本发明提出了一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，所述方法包括：
采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
可选的，所述对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号包括：
将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号；
将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
可选的，所述将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号包括：
以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure BDA0002678754310000021
将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000022
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure BDA0002678754310000023
的反数；
基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000024
与所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000025
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure BDA0002678754310000026
可选的，所述从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量包括：
计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure BDA0002678754310000027
基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000028
基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000031
其中，va为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000032
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000033
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000034
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000035
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000036
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000037
所对应的无功电压单位矢量。
可选的，所述三相电流调制信号的计算公式为：
Figure BDA0002678754310000038
其中，
Figure BDA0002678754310000039
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000310
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000311
为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000312
为有功电流指令值，
Figure BDA00026787543100000313
为无功电流指令值。
另外，本发明实施例还提供了一种应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，所述系统包括：
采集模块，用于采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
重构模块，用于对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
计算模块，用于从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
调节模块，用于获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
转换模块，用于利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
可选的，所述重构模块用于将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号；再将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
可选的，所述将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号包括：
以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure BDA0002678754310000041
将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000042
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure BDA0002678754310000043
的反数；
基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000044
与所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000045
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure BDA0002678754310000046
可选的，所述计算模块用于计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure BDA0002678754310000047
基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000048
基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000049
其中，va为所述A相电压信号
Figure BDA00026787543100000410
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure BDA00026787543100000411
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure BDA00026787543100000412
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure BDA00026787543100000413
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure BDA00026787543100000414
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure BDA00026787543100000415
所对应的无功电压单位矢量。
可选的，所述三相电流调制信号的计算公式为：
Figure BDA0002678754310000051
其中，
Figure BDA0002678754310000052
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure BDA0002678754310000053
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，
Figure BDA0002678754310000054
为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure BDA0002678754310000055
为有功电流指令值，
Figure BDA0002678754310000056
为无功电流指令值。
在本发明实施例中，通过直接采集单相电网电压信号进行后续辅助对储能变流器的电压、电流控制，可克服电网电压波形畸变的影响；利用该单相电网电压信号所虚构而成的三相电网电压信号，可保证三相平衡与三相对称；另外，相比于传统控制算法，无需借助复杂的坐标变换、锁相环运算等，可有效地降低计算复杂度，同时提高储能并网的效果。
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简单地介绍，显而易见的，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例公开的一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的基于储能变流器的控制电路结构图；
图3是本发明实施例公开的一种应对电网电压畸变的储能变流器控制系统的结构组成示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例中的一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：
S101、采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
本发明实施过程为：通过一个交流电压传感器采集单相电网电压信号，此处主要采集三相电网电压信号中的初始A相电网电压信号ea，再利用三个霍尔电流传感器分别测量出所述三相电网电流信号中的A相电网电流信号ia、B相电网电流信号ib和C相电网电流信号ic。相比于传统的储能变流器控制算法而言，可在数量上减少对交流电压传感器的利用。
S102、对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
本发明实施过程包括：
(1)将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号，具体表现如下：
A.定义参考信号sin(ωt+θ)，并将其与所述单相电网电压信号(即所述初始A相电网电压信号ea)进行相乘分解，得到：
Figure BDA0002678754310000061
B.令
Figure BDA0002678754310000062
同时将其与所述参考信号sin(ωt+θ)进行相乘，得到：
Figure BDA0002678754310000063
C.定义参考信号cos(ωt+θ)，并将其与所述单相电网电压信号(即所述初始A相电网电压信号ea)进行相乘分解，得到：
Figure BDA0002678754310000064
D.令
Figure BDA0002678754310000071
同时将其与所述参考信号cos(ωt+θ)进行相乘，得到：
Figure BDA0002678754310000072
E.结合步骤B和步骤D，可获取所述基波电网电压信号
Figure BDA0002678754310000073
为：
Figure BDA0002678754310000074
其中，E1为所述单相电网电压信号ea的基波电压幅值，En为所述单相电网电压信号ea的n次谐波电压幅值，
Figure BDA0002678754310000075
为所述单相电网电压信号ea的基波电压初始相角，
Figure BDA0002678754310000076
为所述单相电网电压信号ea的n次谐波电压初始相角(n>1)，ω1为电网运行角频率，ω为接近工频的任意频率，t为时间，θ为偏移角度。
(2)将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
具体的，以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure BDA0002678754310000077
将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000078
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure BDA0002678754310000079
的反数；其次，基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure BDA00026787543100000710
与所述C相电压信号
Figure BDA00026787543100000711
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure BDA00026787543100000712
即
Figure BDA00026787543100000713
S103、从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
本发明实施过程包括：
(1)计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure BDA00026787543100000714
(2)基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000081
(3)基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000082
其中，va为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000083
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000084
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000085
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000086
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000087
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000088
所对应的无功电压单位矢量；
(4)结合图2所示出的基于储能变流器的控制电路结构图，本发明实施例利用两个直流电压传感器分别测量出所述储能变流器S直流侧的两个输出电压信号udc1和udc2，其中udc1为经电容器C1滤波后的输出电压信号，udc2为经电容器C2滤波后的输出电压信号，此时可获取所述储能变流器S的总输出电压为udc＝udc1+udc2，再通过将所述总输出电压udc与技术人员直接给定的直流侧参考电压
Figure BDA0002678754310000089
的差值导入PI控制器进行运算，可生成有功电流指令值
Figure BDA00026787543100000810
(5)结合步骤(2)至步骤(4)，可获取所述三相电流调制信号为：
Figure BDA00026787543100000811
其中，
Figure BDA00026787543100000812
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000813
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000814
为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100000815
为有功电流指令值，
Figure BDA00026787543100000816
为无功电流指令值(由技术人员直接给定)。
S104、获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
在本发明实施例中，首先获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值分别为：
Figure BDA0002678754310000091
再将Δ1、Δ2和Δ3导入所述准比例谐振控制器中，以实现对所述三相电网电流信号的无差跟踪，同时输出所述初始调制电压信号中的A相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000092
B相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000093
和C相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000094
其中，所述准比例谐振控制器中所应用到的传递函数为：
Figure BDA0002678754310000095
式中，s为拉普拉斯算子，KR为比例系数，ω0为等效带宽，ωm为谐振角频率。
S105、利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
本发明实施过程为：根据所述储能变流器S直流侧的两个输出电压信号udc1和udc2，获取所述两个输出电压信号之间的电压差值为Δu＝udc2-udc1，再通过将所述电压差值Δu与技术人员规定的参考值0的比较差值导入PI控制器进行运算，可生成所述电压平衡控制器的零序电压分量
Figure BDA0002678754310000096
此时结合所述初始调制电压信号可得到所述最终调制电压信号为：
Figure BDA0002678754310000097
其中，
Figure BDA0002678754310000098
为所述最终调制电压信号中的A相最终调制电压信号，
Figure BDA0002678754310000099
为所述最终调制电压信号中的B相最终调制电压信号，
Figure BDA00026787543100000910
为所述最终调制电压信号中的C相最终调制电压信号；
最后，将所述最终调制电压信号经过SPWM生成器的处理后，形成PWM调制信号(即所述储能变流器的开关信号)，以此驱动所述储能变流器S中所包含的功率器件通断。
请参阅图3，图3示出了本发明实施例中的一种应对电网电压畸变的储能变流器控制系统的结构组成示意图，所述系统包括：
采集模块201，用于采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
具体的，所述采集模块201包含有一个交流电压传感器和三个霍尔电流传感器，所述交流电压传感器用于采集单相电网电压信号，此处主要采集三相电网电压信号中的初始A相电网电压信号ea，所述三个霍尔电流传感器用于分别测量出所述三相电网电流信号中的A相电网电流信号ia、B相电网电流信号ib和C相电网电流信号ic。相比于传统的储能变流器控制系统而言，可在数量上减少对交流电压传感器的利用。
重构模块202，用于对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
具体的，所述重构模块202的工作原理包括：
(1)将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号，具体表现如下：
A.定义参考信号sin(ωt+θ)，并将其与所述单相电网电压信号(即所述初始A相电网电压信号ea)进行相乘分解，得到：
Figure BDA0002678754310000101
B.令
Figure BDA0002678754310000102
同时将其与所述参考信号sin(ωt+θ)进行相乘，得到：
Figure BDA0002678754310000103
C.定义参考信号cos(ωt+θ)，并将其与所述单相电网电压信号(即所述初始A相电网电压信号ea)进行相乘分解，得到：
Figure BDA0002678754310000104
D.令
Figure BDA0002678754310000105
同时将其与所述参考信号cos(ωt+θ)进行相乘，得到：
Figure BDA0002678754310000111
E.结合步骤B和步骤D，可获取所述基波电网电压信号
Figure BDA0002678754310000112
为：
Figure BDA0002678754310000113
其中，E1为所述单相电网电压信号ea的基波电压幅值，En为所述单相电网电压信号ea的n次谐波电压幅值，
Figure BDA0002678754310000114
为所述单相电网电压信号ea的基波电压初始相角，
Figure BDA0002678754310000115
为所述单相电网电压信号ea的n次谐波电压初始相角(n>1)，ω1为电网运行角频率，ω为接近工频的任意频率，t为时间，θ为偏移角度。
(2)将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
具体实施过程为：以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure BDA0002678754310000116
将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000117
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure BDA0002678754310000118
的反数；其次，基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000119
与所述C相电压信号
Figure BDA00026787543100001110
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure BDA00026787543100001111
即
Figure BDA00026787543100001112
计算模块203，用于从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
具体的，所述计算模块203的工作原理包括：
(1)计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure BDA00026787543100001113
(2)基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000121
(3)基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure BDA0002678754310000122
其中，va为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000123
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000124
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000125
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure BDA0002678754310000126
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure BDA0002678754310000127
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure BDA0002678754310000128
所对应的无功电压单位矢量；
(4)结合图2所示出的基于储能变流器的控制电路结构图，本发明实施例利用两个直流电压传感器分别测量出所述储能变流器S直流侧的两个输出电压信号udc1和udc2，其中udc1为经电容器C1滤波后的输出电压信号，udc2为经电容器C2滤波后的输出电压信号，此时可获取所述储能变流器S的总输出电压为udc＝udc1+udc2，再通过将所述总输出电压udc与技术人员直接给定的直流侧参考电压
Figure BDA0002678754310000129
的差值导入PI控制器进行运算，可生成有功电流指令值
Figure BDA00026787543100001210
(5)结合步骤(2)至步骤(4)，可计算所述三相电流调制信号为：
Figure BDA00026787543100001211
其中，
Figure BDA00026787543100001212
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100001213
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100001214
为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure BDA00026787543100001215
为有功电流指令值，
Figure BDA00026787543100001216
为无功电流指令值(由技术人员直接给定)。
调节模块204，用于获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
具体的，所述调节模块204的工作原理为：首先获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值分别为：
Figure BDA0002678754310000131
Figure BDA0002678754310000132
再将Δ1、Δ2和Δ3导入所述准比例谐振控制器中，以实现对所述三相电网电流信号的无差跟踪，同时输出所述初始调制电压信号中的A相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000133
B相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000134
和C相初始调制电压信号
Figure BDA0002678754310000135
其中，所述准比例谐振控制器中所应用到的传递函数为：
Figure BDA0002678754310000136
式中，s为拉普拉斯算子，KR为比例系数，ω0为等效带宽，ωm为谐振角频率。
转换模块205，用于利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
具体的，所述转换模块205的工作原理为：根据所述储能变流器S直流侧的两个输出电压信号udc1和udc2，获取所述两个输出电压信号之间的电压差值为Δu＝udc2-udc1，再通过将所述电压差值Δu与技术人员规定的参考值0的比较差值导入PI控制器进行运算，可生成所述电压平衡控制器的零序电压分量
Figure BDA0002678754310000137
此时结合所述初始调制电压信号可得到所述最终调制电压信号为：
Figure BDA0002678754310000138
其中，
Figure BDA0002678754310000139
为所述最终调制电压信号中的A相最终调制电压信号，
Figure BDA00026787543100001310
为所述最终调制电压信号中的B相最终调制电压信号，
Figure BDA00026787543100001311
为所述最终调制电压信号中的C相最终调制电压信号；
最后，将所述最终调制电压信号经过SPWM生成器的处理后，形成PWM调制信号(即所述储能变流器的开关信号)，以此驱动所述储能变流器S中所包含的功率器件通断。
在本发明实施例中，通过直接采集单相电网电压信号进行后续辅助对储能变流器的电压、电流控制，可克服电网电压波形畸变的影响；利用该单相电网电压信号所虚构而成的三相电网电压信号，可保证三相平衡与三相对称；另外，相比于传统控制算法，无需借助复杂的坐标变换、锁相环运算等，可有效地降低计算复杂度，同时提高储能并网的效果。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法及系统进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
2.根据权利要求1所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，其特征在于，所述对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号包括：
将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号；
将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
3.根据权利要求2所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，其特征在于，所述将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号包括：
以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure FDA0002678754300000011
将所述A相电压信号
Figure FDA0002678754300000012
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure FDA0002678754300000013
的反数；
基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure FDA0002678754300000024
与所述C相电压信号
Figure FDA0002678754300000026
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure FDA0002678754300000025
4.根据权利要求3所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，其特征在于，所述从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量包括：
计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure FDA0002678754300000021
基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure FDA0002678754300000022
基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure FDA0002678754300000023
其中，va为所述A相电压信号
Figure FDA0002678754300000027
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure FDA0002678754300000028
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure FDA00026787543000000211
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure FDA00026787543000000212
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure FDA00026787543000000210
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure FDA0002678754300000029
所对应的无功电压单位矢量。
5.根据权利要求4所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制方法，其特征在于，所述三相电流调制信号的计算公式为：
Figure FDA0002678754300000031
其中，
Figure FDA0002678754300000032
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure FDA0002678754300000036
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，
Figure FDA0002678754300000035
为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure FDA0002678754300000033
为有功电流指令值，
Figure FDA0002678754300000034
为无功电流指令值。
6.一种应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，其特征在于，所述系统包括：
采集模块，用于采集单相电网电压信号和三相电网电流信号；
重构模块，用于对所述单相电网电压信号进行重构运算，生成三相电网电压信号；
计算模块，用于从所述三相电网电压信号中分别提取出有功电压单位矢量与无功电压单位矢量，并利用所述有功电压单位矢量和所述无功电压单位矢量计算三相电流调制信号；
调节模块，用于获取所述三相电流调制信号与所述三相电网电流信号的差值，并将所述差值导入准比例谐振控制器中，生成初始调制电压信号；
转换模块，用于利用电压平衡控制器对所述初始调制电压信号进行调整，获取最终调制电压信号，再将所述最终调制电压信号转换为储能变流器的开关信号。
7.根据权利要求6所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，其特征在于，所述重构模块用于将所述单相电网电压信号导入基波电网电压计算单元进行转换运算，输出基波电网电压信号；再将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号。
8.根据权利要求7所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，其特征在于，所述将所述基波电网电压信号导入三相电网电压虚构单元进行电压重构，输出三相电网电压信号包括：
以所述基波电网电压信号作为所述三相电网电压信号中的A相电压信号
Figure FDA0002678754300000044
将所述A相电压信号
Figure FDA0002678754300000045
滞后60°得到所述三相电网电压信号中的C相电压信号
Figure FDA0002678754300000046
的反数；
基于三相电压对称原理，将所述A相电压信号
Figure FDA0002678754300000048
与所述C相电压信号
Figure FDA0002678754300000047
进行差运算后，生成所述三相电网电压信号中的B相电压信号
Figure FDA0002678754300000049
9.根据权利要求8所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，其特征在于，所述计算模块用于计算所述三相电网电压信号的空间电压矢量模值为：
Figure FDA0002678754300000041
基于所述三相电网电压信号和所述空间电压矢量模值，计算所述有功电压单位矢量为：
Figure FDA0002678754300000042
基于所述有功电压单位矢量，计算所述无功电压单位矢量为：
Figure FDA0002678754300000043
其中，va为所述A相电压信号
Figure FDA00026787543000000410
所对应的有功电压单位矢量，vb为所述B相电压信号
Figure FDA00026787543000000411
所对应的有功电压单位矢量，vc为所述C相电压信号
Figure FDA00026787543000000413
所对应的有功电压单位矢量，wa为所述A相电压信号
Figure FDA00026787543000000412
所对应的无功电压单位矢量，wb为所述B相电压信号
Figure FDA00026787543000000414
所对应的无功电压单位矢量，wc为所述C相电压信号
Figure FDA00026787543000000415
所对应的无功电压单位矢量。
10.根据权利要求9所述的应对电网电压畸变的储能变流器控制系统，其特征在于，所述三相电流调制信号的计算公式为：
Figure FDA0002678754300000051
其中，
Figure FDA0002678754300000052
为所述三相电流调制信号中的A相电流调制信号，
Figure FDA0002678754300000056
为所述三相电流调制信号中的B相电流调制信号，为所述三相电流调制信号中的C相电流调制信号，
Figure FDA0002678754300000053
为有功电流指令值，
Figure FDA0002678754300000054
为无功电流指令值。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102401858A (zh) * 2011-08-22 2012-04-04 哈尔滨工业大学 一种电网电压基波分量及谐波分量的检测方法
CN106953342A (zh) * 2017-04-12 2017-07-14 上海电力学院 电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压正负序分离方法
US20190190276A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Method and device for controlling distribution of unbalanced and harmonic power among parallel inverters
CN110429629A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于npc三电平拓扑的储能变流器及其控制方法
CN110557037A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种单相pwm整流器的直接电流控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102401858A (zh) * 2011-08-22 2012-04-04 哈尔滨工业大学 一种电网电压基波分量及谐波分量的检测方法
CN106953342A (zh) * 2017-04-12 2017-07-14 上海电力学院 电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压正负序分离方法
US20190190276A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Method and device for controlling distribution of unbalanced and harmonic power among parallel inverters
CN110429629A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于npc三电平拓扑的储能变流器及其控制方法
CN110557037A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种单相pwm整流器的直接电流控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周林等: "一种基于参考频率电网同步信号实时检测方法", 《中国电机工程学报》 *

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