CN116545040A - 低电压穿越中有功电流控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低电压穿越中有功电流控制方法、装置、系统及存储介质，涉及电力电子技术领域，该方法包括:获取实时母线电压的实时滤波值；当逆变器进入低电压穿越状态，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；将实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和母线电压参考值生成母线电压上限值；以母线电压上限值为上限标准，根据母线电压参考值运行逆变器，以控制有功电流。本发明的有益效果：根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值，并根据比较结果和母线电压参考值生成母线电压上限值，能有效得到针对于逆变器在低电压穿越中当前运行状态的最佳值，以达到积分饱和状态，实现有功电流的稳定控制。

Description

低电压穿越中有功电流控制方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种低电压穿越中有功电流控制方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

低电压穿越是发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。

目前传统的低电压穿越在穿越过程中只考虑了无功电流的影响，对无功电流的稳定性进行控制，而没有考虑有功功率的稳定性。在进入低电压穿越时，母线电压由输入端的直流电压及输出端的交流电压决定，而在进入低电压穿越时，母线电压会升高，导致有功电流变大引起过流，不符合标准安规和逆变器建模要求，如在VDE4110标准安规下，不规则的曲线无法进行逆变器建模，需使有功电流曲线必须光滑，但是母线电压升高、有功电流变大会引起过流，导致有功电流曲线不规则，无法进行建模。

发明内容

本发明解决的问题是如何对低电压穿越过程中有功电流进行稳定控制。

为解决上述问题，本发明提供了一种低电压穿越中有功电流控制方法、装置、系统及存储介质。

第一方面，本发明提供一种低电压穿越中有功电流控制方法，应用于逆变器，所述低电压穿越中有功电流控制方法包括：

获取实时母线电压的实时滤波值；

当所述逆变器进入低电压穿越状态时，

根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；

将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值大于所述母线电压上限值；

以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

本发明中，在逆变器进入低电压穿越状态之前，获取实时母线电压的实时滤波值，得到稳定性较好的母线电压的实时滤波值，保证逆变器在进入低电压穿越之前进行稳定运行，且在一定程度上影响后续逆变器进入低电压穿越时母线电压的变化，增加母线电压变化稳定性。当逆变器进入低电压穿越状态，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值，以根据逆变器的实时运行确定最适合当前运行状态的母线电压参考值。根据实时滤波值与预设限值的比较结果和母线电压参考值生成的母线电压上限值，为针对逆变器当前运行状态的母线电压上限值，防止因母线电压过大导致逆变器停止输出功率，且设置母线电压参考值始终大于母线电压上限值，实现逆变器在低电压穿越状态时的母线电压始终达到极限位置，以产生积分作用，最终达到积分饱和，有功电流稳定变化，实现有功电流的稳定控制。以母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以对低电压穿越过程中逆变器输出的有功电流进行快速调整，实现对有功电流的稳定性控制。

可选地，所述根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值包括：

获取每个所述交流侧电路的交流电压，比较各所述交流电压，取最大的所述交流电压作为所述母线电压参考值，其中，所述交流侧电路的数量与所述逆变器的相数相对应。

可选地，所述预设限值为所述母线电压参考值与预设补偿值的和。

可选地，所述将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值包括：

若所述实时滤波值大于所述预设限值，则生成第一上限值，其中，所述第一上限值为所述母线电压参考值与所述预设补偿值的差；

若所述实时滤波值小于或等于所述预设限值，则生成第二上限值，其中，所述第二上限值为最大功率点跟踪的满载上限值和所述预设补偿值的和。

可选地，所述预设补偿值为20V。

可选地，所述获取实时母线电压的实时滤波值包括：

获取所述逆变器运行时的所述实时母线电压；

对所述实时母线电压进行低通滤波，得到所述实时滤波值。

可选地，所述当所述逆变器进入低电压穿越状态时包括：

当所述逆变器的电网侧电压小于预设低穿阈值时，所述逆变器进入所述低电压穿越状态。

第二方面，本发明还提供了一种低电压穿越中有功电流控制装置，应用于逆变器，所述低电压穿越中有功电流控制装置包括：

获取单元，用于获取实时母线电压的实时滤波值；

处理单元，用于当所述逆变器进入低电压穿越状态时，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；

比较单元，用于将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值始终大于所述母线电压上限值；

运行单元，用于以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

第三方面，本发明还提供了一种低电压穿越中有功电流控制系统，包括存储器和处理器：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上述所述的低电压穿越中有功电流控制方法。

本发明的计算机可读存储介质与低电压穿越中有功电流控制方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述所述的低电压穿越中有功电流控制方法。

本发明的计算机可读存储介质与低电压穿越中有功电流控制方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的低电压穿越中有功电流控制方法的流程示意图；

图2为在低电压穿越状态时的逆变器电压变化曲线图；

图3为本发明实施例的低电压穿越中有功电流控制方法控制后的逆变器有功电流曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

发电系统（如风力发电系统、光伏发电系统等）的运行中，在发电系统电压降低的情况下会断开与电网的连接、在端电压恢复的情况下又会重新连接电网，反复并网次数增加，会对电网造成较大的冲击，因此，通常采用低电压穿越技术，保证发电系统的端电压降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，甚至还可为系统提供一定无功以帮助系统恢复电压的能力，有效减少了发电系统反复并网次数，以减少对电网的冲击。

但是在发电系统进入低电压穿越的瞬间，发电系统的端电压会突然变大，且在发电系统处于低电压穿越的过程中，端电压波动较大，则会导致发电系统的输出电流变得不稳定，导致对发电系统的建模造成影响。

现有技术中，发电系统的低电压穿越分为三个过程，一是进入低电压过程，二是低电压穿越过程中，三是低电压穿越后，有功电流快速恢复过程。现有技术中对低电压穿越后，有功电流快速恢复过程进行了研究，使得发电系统快速恢复正常运行状态，以进行建模。但是在低电压穿越过程中，仍存在端电压波动较大，导致有功电流过流的问题，影响发电系统的建模。

如图1所示，本发明实施例提供了一种低电压穿越中有功电流控制方法，可应用于单相逆变器、三相逆变器等多型号逆变器，包括但不限于光伏并网逆变器、储能逆变器等，所述低电压穿越中有功电流控制方法包括：

步骤S1、获取实时母线电压的实时滤波值。

具体地，在逆变器运行的情况下，由于如逆变器内部电路故障或元器件损坏、电源电压不稳定或过低、逆变器负载过重或短路等原因，会导致母线电压（即上述端电压）异常，如出现较大波动等，会影响逆变器运行，即有功电流输出不稳定，影响逆变器建模。因此，为保证逆变器母线电压变化稳定，则在逆变器运行时，获取逆变器中实时的母线电压，对实时母线电压进行滤波处理，得到实时滤波值，以防止母线电压突变，导致逆变器运行不稳定。

步骤S2、当所述逆变器进入低电压穿越状态时，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值。

具体地，在逆变器进入低电压穿越状态的瞬间，母线电压瞬间升高，导致有功电流变大引起过流。为了对有功电流进行调整，应先对母线电压进行调整，即获取母线电压参考值。逆变器为将直流电转换为交流电，即直流侧电路为直流端与母线连接的电路，为升压电路，交流侧电路为母线与电网连接的电路，为降压电路，母线连接在直流侧电路与交流侧电路之间，起到传输直流电能、连接逆变器的各个结构的作用，因此，母线电压应始终大于交流侧电路的电压，则根据实时获取的交流侧电路的电压获取母线电压参考值，可针对逆变器的实时运行状态得到最适合本次低电压穿越的母线电压参考值。

步骤S3、将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值始终大于所述母线电压上限值。

需要说明的是，该预设限制为根据交流电压调整设置，即根据母线电压参考值调整设置，母线电压上限值用于限制母线电压的最大值，避免因母线电压过大导致逆变器停止输出功率，影响逆变器运行。但是本方案中，设置母线电压参数值始终大于母线电压上限值，其目的是使逆变器在低电压穿越过程中产生积分作用，即当逆变器以母线电压参考值运行时，其达到母线电压上限值（逆变器母线电压的极限位置），此时输出偏差仍不为零，则积分项进行累加，直至达到积分饱和，逆变器输出稳定，即实现对有功电流的稳定控制。

步骤S4、以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

本实施例中，在逆变器进入低电压穿越状态之前，获取实时母线电压的实时滤波值，得到稳定性较好的母线电压的实时滤波值，保证逆变器在进入低电压穿越之前进行稳定运行，且在一定程度上影响后续逆变器进入低电压穿越时母线电压的变化，增加母线电压变化稳定性。当逆变器进入低电压穿越状态，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值，以根据逆变器的实时运行确定最适合当前运行状态的母线电压参考值。根据实时滤波值与预设限值的比较结果和母线电压参考值生成的母线电压上限值，为针对逆变器当前运行状态的母线电压上限值，防止因母线电压过大导致逆变器停止输出功率，且设置母线电压参考值始终大于母线电压上限值，实现逆变器在低电压穿越状态时的母线电压始终达到极限位置，以产生积分作用，最终达到积分饱和，有功电流稳定变化，实现有功电流的稳定控制。以母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以对低电压穿越过程中逆变器输出的有功电流进行快速调整，实现对有功电流的稳定性控制。

在一个可选的实施例中，所述根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值包括：

获取每个所述交流侧电路的交流电压，比较各所述交流电压，取最大的所述交流电压作为所述母线电压参考值，其中，所述交流侧电路的数量与所述逆变器的相数相对应。

具体地，在逆变器中，为保证正常运行，即将直流电转换为交流电，母线电压应始终大于交流侧电路的电压，则根据实时获取的交流侧电路的电压获取母线电压参考值，而将最大的交流电压作为母线电压参考值，进一步保证母线电压参考值大于交流电压，保证逆变器的正常运行。需要说明的是，交流侧电路的数量与逆变器的相数相对应，如三相逆变器的交流侧电路为三条，而单相逆变器的交流侧电路为一条，以三相逆变器为例，其母线电压参考值（交流侧电路三相电压的最大值）表示为：

Max（a，b，c），

其中，a、b、c分别表示三相逆变器的三个交流侧电路电压。

在一个可选的实施例中，所述预设限值为所述母线电压参考值与预设补偿值的和。

具体地，设置预设补偿值，并将母线电压参考值与预设补偿值的和作为预设限值，在母线电压参考值的基础上，保证其始终大于最大交流电压，即保证逆变器正常运行。

在一个可选的实施例中，所述将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值包括：

若所述实时滤波值大于所述预设限值，则生成第一上限值，其中，所述第一上限值为所述母线电压参考值与所述预设补偿值的差。

需要说明的是，若实时滤波值大于预设限值，则说明此时逆变器在低电压穿越状态中，母线电压发生瞬时增大，处于正常运行状态，进而设置逆变器正常运行时的母线电压上限值，即第一上限值，而为将第一上限值设定为母线电压参考值与预设补偿值的差，可保证逆变器运行时的积分作用以达到积分饱和，实现有功功率稳定控制的目的。

若所述实时滤波值小于或等于所述预设限值，则生成第二上限值，其中，所述第二上限值为最大功率点跟踪的满载上限值和所述预设补偿值的和。

需要说明的是，若实时滤波值小于或等于预设限值时，则说明逆变器在低电压穿越状态中，母线电压没变化或瞬时减小，则设置一个第二上限值，而输入端的直流电压由MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）决定，MPPT需要每隔一秒追踪一次，将MPPT的满载上限值与预设补偿值的和作为第二上限值，可避免逆变器在低电压穿越状态中，因母线电压过大导致逆变器停止输出功率，影响逆变器运行。

在一个可选的实施例中，以实际生活中应用最多的输出为380V的逆变器为例，所述预设补偿值为20V。需要说明的是，经多次实验得到，如果此预设补偿值过大，将不利于逆变器的稳定运行，如果预设补偿值过小，那么控制有功电流稳定的效果不佳，而在预设补偿值为20V时，逆变器在运行稳定的同时，有功电流输出稳定。

即当输出为380V的逆变器进入低电压穿越状态时，其第一上限值为母线电压参考值+20V，第二上限值为最大功率点跟踪的满载上限值+20V，以最大功率点跟踪的满载上限值为850V为例，第二上限值即为870V。

在一个可选的实施例中，所述获取实时母线电压的实时滤波值包括：

获取所述逆变器运行时的所述实时母线电压；

对所述实时母线电压进行低通滤波，得到所述实时滤波值。

具体地，为保证逆变器母线电压变化稳定，则在逆变器运行时，获取逆变器中实时的母线电压，利用例如低通滤波器对实时母线电压进行低通滤波处理，得到实时滤波值，可有效防止母线电压突变，保证逆变器稳定运行。

如图2，其中D表示逆变器输出的交流电压，E表示逆变器运行中的实时母线电压，F表示经过低通滤波处理后的实时滤波值，横坐标表示时间，纵坐标为各电压的实时值；有图2可知，在逆变器进入低电压穿越状态时（图中区域A），实时母线电压瞬时变大，且曲线波动较大，而经过低通滤波后的实时滤波值曲线平滑，变化平稳，更有利于对有功电流的稳定进行控制。

在一个可选的实施例中，所述逆变器进入低电压穿越状态包括：

当所述逆变器的电网侧电压小于预设低穿阈值时，所述逆变器进入所述低电压穿越状态。

具体地，该预设低穿阈值为逆变器进入低电压穿越的阈值，为90%Un，其中，Un为逆变器额定输出电压，即当逆变器的电网侧电压小于逆变器额定输出电压的90%时，逆变器自动进入低电压穿越状态，防止断开逆变器与电网的连接。

进一步地，为验证本发明实施例低电压穿越中有功电流控制方法的有效性，使多组逆变器进入低电压穿越状态，观察各逆变器输出的有功电流的变化，如图3所示，其中横坐标表示时间，纵坐标表示不同逆变器的有功电流值。可以看到，多组逆变器在进入低电压穿越状态后，经本发明实施例调整，在50ms内将有功电流控制在稳定状态。

本发明实施例还公开了一种低电压穿越中有功电流控制装置，包括：

获取单元，用于获取实时母线电压的实时滤波值；

处理单元，用于当所述逆变器进入低电压穿越状态时，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；

比较单元，用于将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值始终大于所述母线电压上限值；

运行单元，用于以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

所述处理单元还用于获取每个所述交流侧电路的交流电压，比较所述交流电压，取最大的所述交流电压作为母线电压参考值，其中，所述交流侧电路的数量与所述逆变器的相数相对应。

所述比较单元还用于若所述实时滤波值大于所述预设限值，则生成第一上限值，其中，所述第一上限值为所述母线电压参考值与所述预设补偿值的差；若所述实时滤波值小于等于所述预设限值，则生成第二上限值，其中，所述第二上限值为最大功率点跟踪的满载上限值和所述预设补偿值的和。

所述获取单元还用于获取所述逆变器运行时的所述实时母线电压；对实时母线电压进行低通滤波，得到实时滤波值。

所述处理单元还用于当所述逆变器的电网侧电压小于预设低穿阈值时，所述逆变器进入所述低压穿越状态。

本实施例的低电压穿越中有功电流控制装置与低电压穿越中有功电流控制方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

本发明实施例又公开了一种低电压穿越中有功电流控制系统，包括存储器和处理器：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上述所述的低电压穿越中有功电流控制方法。

本实施例的低电压穿越中有功电流控制系统与低电压穿越中有功电流控制方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

本发明实施例又公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述所述的低电压穿越中有功电流控制方法。

本实施例的计算机可读存储介质与低电压穿越中有功电流控制方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，应用于逆变器，所述低电压穿越中有功电流控制方法包括：

获取实时母线电压的实时滤波值；

当所述逆变器进入低电压穿越状态时，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；

将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值大于所述母线电压上限值；

以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

2.根据权利要求1所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值包括：

获取每个所述交流侧电路的交流电压，比较各所述交流电压，取最大的所述交流电压作为所述母线电压参考值，其中，所述交流侧电路的数量与所述逆变器的相数相对应。

3.根据权利要求2所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述预设限值为所述母线电压参考值与预设补偿值的和。

4.根据权利要求3所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值包括：

若所述实时滤波值大于所述预设限值，则生成第一上限值，其中，所述第一上限值为所述母线电压参考值与所述预设补偿值的差；

若所述实时滤波值小于或等于所述预设限值，则生成第二上限值，其中，所述第二上限值为最大功率点跟踪的满载上限值和所述预设补偿值的和。

5.根据权利要求3所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述预设补偿值为20V。

6.根据权利要求1所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述获取实时母线电压的实时滤波值包括：

获取所述逆变器运行时的所述实时母线电压；

对所述实时母线电压进行低通滤波，得到所述实时滤波值。

7.根据权利要求1所述的低电压穿越中有功电流控制方法，其特征在于，所述逆变器进入低电压穿越状态包括：

当所述逆变器的电网侧电压小于预设低穿阈值时，所述逆变器进入所述低电压穿越状态。

8.一种低电压穿越中有功电流控制装置，其特征在于，应用于逆变器，低电压穿越中有功电流控制装置包括：

获取单元，用于获取实时母线电压的实时滤波值；

处理单元，用于当所述逆变器进入低电压穿越状态时，根据交流侧电路的电压获取母线电压参考值；

比较单元，用于将所述实时滤波值与预设限值进行比较，根据比较结果和所述母线电压参考值生成母线电压上限值，且所述母线电压参考值大于所述母线电压上限值；

运行单元，用于以所述母线电压上限值为上限标准，根据所述母线电压参考值运行所述逆变器，以控制有功电流。

9.一种低电压穿越中有功电流控制系统，其特征在于，包括存储器和处理器：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的低电压穿越中有功电流控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的低电压穿越中有功电流控制方法。