CN117477652A - 一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置 - Google Patents

一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置 Download PDF

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CN117477652A CN202311609857.9A CN202311609857A CN117477652A CN 117477652 A CN117477652 A CN 117477652A CN 202311609857 A CN202311609857 A CN 202311609857A CN 117477652 A CN117477652 A CN 117477652A
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Abstract

本申请提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置，当需要启动构网型光伏系统时，可以将VSC逆变单元闭锁，以及将DC/DC升压电路切换为充电模式；接着对直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压在预设目标电压上的时长大于预设目标时长时，启动逆变单元，以及将升压电路切换为最大功率跟踪模式；之后可以获取光伏系统的调度需求，并在调度需求为发电优先时，保持升压电路的最大功率跟踪模式；在调度需求为惯量支撑优先时，将升压电路切换为预留有功模式。本申请利用VSC逆变单元和DC/DC升压电路对光伏系统进行控制，可以在提高弱电网条件下系统的稳定性的基础上实现灵活的惯量支撑，进而提高电力系统的稳定性和可靠性。

Description

一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置。
背景技术
“碳达峰、碳中和”战略目标的提出加快了构建新型电力系统的进程，高比例新能源广泛接入以及高比例电力电子装备大规模应用将深刻改变电力系统特性，电力系统面临惯量水平降低问题。现有新能源变流器主要采用跟网型控制方式，其技术特点主要为通过锁相环来跟踪外部电网频率，对外呈现电流源特性。跟网型控制方式下需要根据测量得到的频率变化率调节功率输出从而实现惯量支撑，惯量支撑所需要的能量通常通过配置储能来提供，该过程由于测量的延时会导致惯量响应速度变慢，并且锁相环在连接弱电网条件下的稳定性较差，影响控制效果，导致电力系统的稳定性和可靠性较低。
发明内容
本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中控制方式控制效果较差，导致电力系统的稳定性和可靠性较低的技术缺陷。
本申请提供了一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法，所述构网型光伏系统包括VSC逆变单元和DC/DC升压电路，所述方法包括：
当需要启动构网型光伏系统时，将所述VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式；
对直流母线电压进行实时监测，并在所述直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，以及基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式；
获取所述构网型光伏系统的调度需求，所述调度需求包括发电优先和惯量支撑优先；
当所述调度需求为发电优先时，保持所述DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式；
当所述调度需求为惯量支撑优先时，基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
可选地，所述基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式，包括：
获取所述构网型光伏系统的实际总电压、第一参考总电压和实际总电流；
根据所述实际总电压、所述第一参考总电压和所述实际总电流确定所述DC/DC升压电路的第一占空比；
基于所述第一占空比进行信号脉宽调制，生成第一控制信号，并根据所述第一控制信号将所述DC/DC升压电路切换为充电模式。
可选地，所述DC/DC升压电路包括第一比例积分环节和第二比例积分环节；
所述根据所述实际总电压、所述第一参考总电压和所述实际总电流确定所述DC/DC升压电路的第一占空比，包括：
计算所述实际总电压和所述第一参考总电压的第一电压差值，并通过所述第一比例积分环节确定所述第一电压差值对应的参考总电流；
计算所述实际总电流和所述参考总电流的电流差值，并通过所述第二比例积分环节确定所述电流差值对应的第一占空比。
可选地，所述VSC逆变单元包括超前滞后环节、积分环节、交流电压环和电流环；
所述基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，包括：
获取所述构网型光伏系统的实际总电压、第二参考总电压，并计算所述实际总电压和所述第二参考总电压的第二电压差值；
通过所述超前滞后环节和所述积分环节确定所述第二电压差值对应的相角，以及通过所述交流电压环和所述电流环确定所述VSC逆变单元的第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压；
根据所述相角、所述第一参考阀侧电压和所述第二参考阀侧电压生成开关信号，并基于所述开关信号控制所述VSC逆变单元的启动。
可选地，所述基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，包括：
获取所述DC/DC升压电路中单个光伏串的参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率；
根据所述参考出口电压、所述实际输出电流和所述实际输出功率确定所述DC/DC升压电路的第二占空比；
基于所述第二占空比进行信号脉宽调制，生成第二控制信号，并根据所述第二控制信号将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
可选地，所述DC/DC升压电路还包括第三比例积分环节；
所述根据所述参考出口电压、所述实际输出电流和所述实际输出功率确定所述DC/DC升压电路的第二占空比，包括：
根据所述参考出口电压和所述实际输出电流确定所述光伏串的参考输出功率；
计算所述实际输出功率和所述参考输出功率的第一功率差值，并通过所述第三比例积分环节确定所述第一功率差值对应的第二占空比。
可选地，所述DC/DC升压电路还包括微分滤波环节、功率分配环节、限幅环节和第四比例积分环节；
所述基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式，包括：
获取所述构网型光伏系统的实际总电压以及所述构网型光伏系统中单个光伏串的参考输出功率；
通过所述微分滤波环节和所述功率分配环节确定所述实际总电压对应的参考惯量支撑功率，以及通过所述限幅环节确定所述参考输出功率对应的参考调节功率；
计算所述参考惯量支撑功率和所述参考调节功率的第二功率差值，并通过所述第四比例积分环节确定所述第二功率差值对应的第三占空比；
基于所述第三占空比进行信号脉宽调制，生成第三控制信号，并根据所述第三控制信号将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
本申请还提供了一种惯量支撑控制装置，包括：
第一控制模块，用于当需要启动构网型光伏系统时，将所述VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式；
第二控制模块，用于对直流母线电压进行实时监测，并在所述直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长后，基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，以及基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式；
需求获取模块，用于获取所述构网型光伏系统的调度需求，所述调度需求包括发电优先和惯量支撑优先；
模式保持模块，用于当所述调度需求为发电优先时，保持所述DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式；
第三控制模块，用于当所述调度需求为惯量支撑优先时，基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
本申请还提供了一种计算机设备，包括：一个或多个处理器，以及存储器；
所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时，执行如上述实施例中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法及装置，该构网型光伏系统包括了VSC逆变单元和DC/DC升压电路。当需要启动构网型光伏系统时，可以将VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式，从而可以实现在构网型光伏系统启动时对构网型光伏系统的配置储能进行平稳充电，以在必要时为构网型光伏系统提供稳定的电力支撑；在配置储能充电过程中，可以对直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压在预设目标电压上的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，以此实现光伏串的最大功率输出，提高构网型光伏系统的发电效率和能量利用率；接着可以获取光伏系统的调度需求，并根据该调度需求对构网型光伏系统进行相应模式的切换。例如，当调度需求为发电优先时，可以保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式，使得构网型光伏系统的惯量支撑能量全部来源于配置储能中储存的能量；当调度需求为惯量支撑优先时，可以基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，以配置储能中储存的能量为主，以光伏板预留的有功功率为辅，对构网型光伏系统的进行惯量支撑。本申请利用VSC逆变单元的构网型控制策略和DC/DC升压电路的三个控制模式对构网型光伏系统进行配合控制，可以在提高弱电网条件下系统的稳定性的基础上实现灵活的惯量支撑，进而提高电力系统的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统电路拓扑的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种DC/DC升压电路的控制示意图；
图4为本申请实施例提供的一种直流电压环的控制示意图；
图5为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制装置的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
“碳达峰、碳中和”战略目标的提出加快了构建新型电力系统的进程，高比例新能源广泛接入以及高比例电力电子装备大规模应用将深刻改变电力系统特性，电力系统面临惯量水平降低问题。现有新能源变流器主要采用跟网型控制方式，其技术特点主要为通过锁相环来跟踪外部电网频率，对外呈现电流源特性。跟网型控制方式下需要根据测量得到的频率变化率调节功率输出从而实现惯量支撑，惯量支撑所需要的能量通常通过配置储能来提供，该过程由于测量的延时会导致惯量响应速度变慢，并且锁相环在连接弱电网条件下的稳定性较差，影响控制效果，导致电力系统的稳定性和可靠性较低。
基于此，本申请提出如下技术方案，具体参见下文：
在一个实施例中，如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法的流程示意图；本申请实施例还提供了一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法，具体包括如下：
S110：当需要启动构网型光伏系统时，将VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式。
本步骤中，构网型光伏系统主要通过VSC逆变单元和DC/DC升压电路进行惯量支撑控制。当用户需要启动构网型光伏系统时，可以先将VSC逆变单元进行闭锁，同时还可以基于预设地占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式。
其中，构网型光伏系统指的是一种通过构网型控制方式将太阳能转换为电能的系统，其中，构网型控制指的是一种基于直流电压控制的闭环控制方式，通过类似于同步发电机的功率同步机制与外部电网保持同步，正常控制时无需锁相环。
示意性地，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统电路拓扑的结构示意图；图2中，构网型光伏系统可以由光伏串、DC/DC升压电路、直流母线、VSC逆变单元和交流滤波器等组成。
具体地，光伏串指的是由若干个光伏电池组成的串联电路，可以将太阳能转换为直流电，在构网型光伏系统中，光伏串通常由若干个组串连接而成，以提高电压和功率；DC/DC升压电路指的是用于将光伏串的直流电压提高到逆变器所需的直流电压的电路，在构网型光伏系统中，DC/DC升压电路通常采用最大功率点追踪技术，以实现光伏串的最大功率输出；直流母线指的是用于连接光伏串和VSC逆变单元的直流电路，可以将光伏串的直流电压传递到逆变器中，在构网型光伏系统中，直流母线需要具有足够的电压和电流承受能力，以保证系统的稳定运行；VSC逆变单元指的是用于将直流电转换为交流电的逆变器，在构网型光伏系统中，VSC逆变单元采用控制器进行控制，以实现对系统的功率控制和稳定性控制；而交流滤波器指的是用于滤除逆变器输出的高频噪声和谐波的滤波器，在构网型光伏系统中，交流滤波器需要具有足够的滤波效果，以保证系统的电磁兼容性和稳定性。
可以理解的是，当用户需要启动构网型光伏系统时，可以先将VSC逆变单元进行闭锁，这样构网型光伏系统便不会输出电力，从而可以防止在构网型光伏系统启动过程中出现过电压或过电流等异常情况，以保证构网型光伏系统的安全稳定运行。当DC/DC升压电路切换为充电模式后，直流侧电容可以作为构网型光伏系统中的配置储能进行电能储存，从而可以在需要的时候能够向电力系统提供稳定的电力支撑，以提高电力系统的稳定性和可靠性。
S120：直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
本步骤中，通过步骤S110将DC/DC升压电路切换为充电模式后，可以对直流母线的电压进行实时监测，并在直流母线电压上升至预设目标电压时开始计时，并在该时长超过预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
其中，预设构网型控制策略指的是一种用于构网型光伏系统的控制策略，通过控制VSC逆变器的输出功率和电压等参数，来实现对构网型光伏系统的功率控制和稳定性控制；而占空比控制策略指的是一种通过调节VSC逆变器输出波形的占空比来实现对输出电压和频率的控制，从而实现对构网型光伏系统的功率控制和稳定性控制。此外，本申请中的最大功率跟踪模式指的是一种用于构网型光伏系统的控制模式，可以实现构网型光伏系统的最大功率输出。在最大功率跟踪模式下，构网型光伏系统会通过不断调整输出电压和电流，使光伏电池板的输出功率最大化，从而实现构网型光伏系统的最大功率输出。
具体地，在启动构网型光伏系统时，可以先获取构网型光伏系统的预设目标电压和预设目标时长，其中，预设目标电压指的是直流母线电压达到的目标值，而预设目标时长指的是直流母线达到预设目标电压后需要保持的时间长度；在DC/DC升压电路切换为充电模式后，需要实时监测直流母线电压，并且在直流母线电压达到预设目标电压时，开始计时，以记录直流母线达到预设目标电压的时间，同时可以判断该时间是否大于预设目标时长，若大于，则说明直流侧电容已经充满电，此时需要停止充电，以避免过充电的情况。
S130：获取构网型光伏系统的调度需求。
本步骤中，通过步骤S120启动VSC逆变器以及将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式后，可以获取构网型光伏系统的调度需求，进而可以根据该调度需求对DC/DC升压电路进行模式切换。
可以理解的是，调度需求包括发电优先和惯量支撑优先。其中，发电优先指的是构网型光伏系统在供电过程中优先考虑光伏发电的功率输出；具体来说，当构网型光伏系统的发电功率大于负荷需求时，可以将多余的电力注入到电力系统中，以提高电力系统的供电能力和可靠性；当构网型光伏系统的发电功率小于负荷需求时，可以通过配置储能等方式进行补充，以满足电力系统的负荷需求。而惯量支撑优先指的是构网型光伏系统在供电过程中优先考虑电力系统的稳定性和可靠性；具体来说，当电力系统出现过电压或过电流等异常情况时，构网型光伏系统需要及时调整功率输出，以保证电力系统的稳定运行；此外，当电力系统出现负荷波动或短暂停电等情况时，构网型光伏系统可以通过惯量支撑技术，向电力系统提供稳定的电力支撑，以提高电力系统的可靠性和稳定性。因此，本申请可以根据构网型光伏系统的调度需求实现灵活的惯量支撑。
S140：当调度需求为发电优先时，保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式。
本步骤中，通过步骤S130获取到构网型光伏系统的调度需求后，可以确定该调度需求的类型。当该调度需求为发电优先时，此时可以保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式。
可以理解的是，在调度需求为发电优先时，说明该构网型光伏系统的主要目标是最大化发电功率输出，以满足电力系统的负荷需求，在这种情况下，需要保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式，以实现构网型光伏系统的最大功率输出。具体来说，最大功率跟踪模式可以根据光照强度和温度等因素，实时调整输出电压和电流，使光伏电池板的输出功率最大化，从而提高构网型光伏系统的发电效率和能量利用率。
此外，DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式还可以提高构网型光伏系统的适应性和灵活性。在光照条件变化或负荷需求变化时，最大功率跟踪模式可以实时调整输出电压和电流，以实现构网型光伏系统的最大功率输出和电力系统的负荷需求匹配，从而提高构网型光伏系统的适应性和灵活性，保证构网型光伏系统的稳定运行和电力系统的稳定供电。
S150：当调度需求为惯量支撑优先时，基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
本步骤中，通过步骤S130获取到构网型光伏系统的调度需求后，可以确定该调度需求的类型。当该调度需求为惯量支撑优先时，此时可以基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
可以理解的是，当调度需求为惯量支撑优先时，说明构网型光伏系统的主要目标是保证电力系统的稳定性和可靠性，在这种情况下，可以将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，以提供稳定的有功功率支撑，保证电力系统的稳定运行。具体来说，可以基于占空比控制策略调节VSC逆变器的输出功率和电压等参数，将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，以实现对电力系统的有功功率输出控制。在预留有功模式下，构网型光伏系统可以将一部分功率预留出来，用于电力系统的稳定性支撑，以保证电力系统的稳定运行。当电力系统出现负荷波动或短暂停电等情况时，构网型光伏系统可以通过预留有功技术，向电力系统提供稳定的有功功率支撑，从而提高电力系统的可靠性和稳定性。
此外，DC/DC升压电路的预留有功模式还可以提高构网型光伏系统的适应性和灵活性。在电力系统出现负荷波动或短暂停电等情况时，预留有功模式可以实时调整输出功率和电压，以满足电力系统的负荷需求和稳定性要求，从而提高构网型光伏系统的适应性和灵活性，保证构网型光伏系统的稳定运行和电力系统的稳定供电。
上述实施例中，该构网型光伏系统包括了VSC逆变单元和DC/DC升压电路。当需要启动构网型光伏系统时，可以将VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式，从而可以实现在构网型光伏系统启动时对构网型光伏系统的配置储能进行平稳充电，以在必要时为构网型光伏系统提供稳定的电力支撑；在配置储能充电过程中，可以对直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压在预设目标电压上的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，以此实现光伏串的最大功率输出，提高构网型光伏系统的发电效率和能量利用率；接着可以获取光伏系统的调度需求，并根据该调度需求对构网型光伏系统进行相应模式的切换。例如，当调度需求为发电优先时，可以保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式，使得构网型光伏系统的惯量支撑能量全部来源于配置储能中储存的能量；当调度需求为惯量支撑优先时，可以基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，以配置储能中储存的能量为主，以光伏板预留的有功功率为辅，对构网型光伏系统的进行惯量支撑。本申请利用VSC逆变单元的构网型控制策略和DC/DC升压电路的三个控制模式对构网型光伏系统进行配合控制，可以在提高弱电网条件下系统的稳定性的基础上实现灵活的惯量支撑，进而提高电力系统的稳定性和可靠性。
在一个实施例中，步骤S110中基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式，可以包括：
S111：获取构网型光伏系统的实际总电压、第一参考总电压和实际总电流。
S112：根据实际总电压、第一参考总电压和实际总电流确定DC/DC升压电路的第一占空比。
S113：基于第一占空比进行信号脉宽调制，生成第一控制信号，并根据第一控制信号将DC/DC升压电路切换为充电模式。
本实施例中，当需要将DC/DC升压电路切换为充电模式时，可以先获取VSC逆变单元的实际总电压、第一参考总电压和实际总电流，并根据实际总电压、第一参考总电压和实际总电流确定DC/DC升压电路的第一占空比，接着可以基于第一占空比进行信号脉宽调制，生成第一控制信号，并根据第一控制信号将DC/DC升压电路切换为充电模式。
可以理解的是，本申请中实际总电压指的是构网型光伏系统输出的总电压，在此可以通过电压传感器对构网型光伏系统的输出电压进行实时测量来获得，在测量时，可以将电压传感器安装在构网型光伏系统输出电缆的末端，以通过测量电缆两端的电压差来计算得动实际总电压；第一参考总电压指的是用户根据构网型光伏系统的性能和实际需求提前设置得到的参考值；而实际总电流指的是构网型光伏系统输出的总电流，在此可以通过电流传感器来对构网型光伏系统的输出电流进行实时测量来获得，在测量时，可以将电压传感器安装在构网型光伏系统输出电缆的末端，以通过测量电缆两端的电流差来计算得动实际总电流。
其中，信号脉宽调制指的是一种用于控制电力系统的技术，可以通过调节脉冲宽度和频率等参数，实现对电力系统的电压和电流等参数的控制。本申请在生成第一控制信号时，可以通过控制器对PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号进行调节，通过将PWM信号的占空比调节为第一占空比，从而实现对输出电压和电流的控制，以生成第一控制信号。
在一个实施例中，步骤S112中DC/DC升压电路包括第一比例积分环节和第二比例积分环节；其中，根据实际总电压、第一参考总电压和实际总电流确定DC/DC升压电路的第一占空比的步骤，可以包括：
S1121：计算实际总电压和第一参考总电压的第一电压差值，并通过第一比例积分环节确定第一电压差值对应的参考总电流。
S1122：计算实际总电流和参考总电流的电流差值，并通过第二比例积分环节确定电流差值对应的第一占空比。
在一个实施例中，DC/DC升压电路包括了第一比例积分环节和第二比例积分环节，在确定DC/DC升压电路的第一占空比时，可以先计算实际总电压和第一参考总电压的第一电压差值，并通过第一比例积分环节确定第一电压差值对应的参考总电流，接着可以计算实际总电流和参考总电流的电流差值，并通过第二比例积分环节确定电流差值对应的第一占空比。
示意性地，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种DC/DC升压电路的控制示意图；图3中的模式一为DC/DC升压电路的充电模式，其中，当需要将DC/DC升压电路切换为模式一时，可以先计算实际总电压udc和第一参考总电压udcref0的第一电压差值，并将该第一电压差值通过第一比例积分环节kp1+ki1/s后得到构网型光伏系统中光伏串的参考总电流Idcref0，接着可以计算Idcref0与实际总电流之间的电流差值，并将该电流差值通过第二比例积分环节kp2+ki2/s后得到第一占空比Dchar。
在一个实施例中，步骤S120中VSC逆变单元包括超前滞后环节、积分环节、交流电压环和电流环；其中，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元的步骤，可以包括：
S121：获取构网型光伏系统的实际总电压、第二参考总电压，并计算实际总电压和第二参考总电压的第二电压差值。
S122：通过超前滞后环节和积分环节确定第二电压差值对应的相角，以及通过交流电压环和电流环确定VSC逆变单元的第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压。
S123：根据相角、第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压生成开关信号，并基于开关信号控制VSC逆变单元的启动。
本实施例中，VSC逆变单元包括了超前滞后环节、积分环节、交流电压环和电流环，如图2所示，图2中的直流电压环包括了超前滞后环节和积分环节，在启动所述VSC逆变单元时，可以先获取构网型光伏系统的实际总电压、第二参考总电压，并计算实际总电压和第二参考总电压的第二电压差值，进而可以通过直流电压环确定第二电压差值对应的相角，以及通过交流电压环和电流环确定VSC逆变单元的第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压，最后可以根据相角、第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压生成开关信号，并基于开关信号控制VSC逆变单元的启动。
示意性地，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种直流电压环的控制示意图；图4中，再利用直流电压环确定相角θref时，可以先计算实际总电压udc和第二参考总电压udcref的第二电压差值，并将该第二电压差值通过超前滞后环节(s+k1)/(k2s+k3)后，叠加到交流系统额定角频率ω0上，在经过积分环节1/s得到相角θref。
进一步地，如图2所示，图2中的交流电压环和电流环的构造方式与一般双闭环矢量控制的结构类似，在此不再赘述。通过这两个环节分别生成VSC逆变单元的第一参考阀侧电压vcd和第二参考阀侧电压vcq后，可以将相角θref用作abc/dq坐标变换以及dq/abc坐标反变换的参考角，并对第一参考阀侧电压vcd和第二参考阀侧电压vcq进行坐标反变换和PWM调制后生成开关信号控制VSC逆变单元的启动。
在一个实施例中，步骤S120中基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，可以包括：
S124：获取构网型光伏系统中单个光伏串的参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率。
S125：根据参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率确定DC/DC升压电路的第二占空比。
S126：基于第二占空比进行信号脉宽调制，生成第二控制信号，并根据第二控制信号将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
本实施例中，当需要将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式时，可以先获取构网型光伏系统中单个光伏串的参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率，并根据参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率确定DC/DC升压电路的第二占空比，接着可以基于第二占空比进行信号脉宽调制，生成第二控制信号，并根据第二控制信号将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
可以理解的是，本申请中的参考出口电压指的是构网型光伏系统中单个光伏串的理论输出电压，在此可以通过构网型光伏系统的数据手册或标称参数来获取，在通常情况下，参考出口电压是根据光伏系统的光照强度、温度和安装角度等因素计算得出的；实际输出电流指的是单个光伏串的实际输出电流，在此可以通过电流传感器对光伏串的输出电流进行实时测量来获得，在测量时，可以将测量电流的传感器安装在光伏串输出电缆的末端，通过测量电缆两端的电流差来计算实际输出电流；而实际输出功率指的是单个光伏串的实际输出功率，在此可以通过实际输出电流和参考出口电压的乘积来计算得到。
在一个实施例中，步骤S125中DC/DC升压电路还包括第三比例积分环节；其中，根据参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率确定DC/DC升压电路的第二占空比，可以包括：
S1251：根据参考出口电压和实际输出电流确定光伏串的参考输出功率。
S1252：计算实际输出功率和参考输出功率的第一功率差值，并通过第三比例积分环节确定第一功率差值对应的第二占空比。
本实施例中，DC/DC升压电路还包括了第三比例积分环节，在确定DC/DC升压电路的第二占空比时，可以先根据参考出口电压和实际输出电流确定光伏串的参考输出功率，进而计算实际输出功率和参考输出功率的第一功率差值，并通过第三比例积分环节确定第一功率差值对应的第二占空比。
示意性地，如图3所示，图3中的模式二为DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式，其中，当需要将DC/DC升压电路切换为模式二时，可以先将参考出口电压upvrefi和实际输出电流Ipvi相乘后得到该光伏串的参考输出功率Ppvrefi，接着可以计算参考输出功率Ppvrefi与实际输出功率Ppvi的第一功率差值，并将该第一功率差值通过第三比例积分环节kp3+ki3/s后得到第二占空比Dmppti(i＝1,2,…,n)。
在一个实施例中，步骤S150中DC/DC升压电路还包括微分滤波环节、功率分配环节、限幅环节和第四比例积分环节；其中，基于占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式，可以包括：
S151：获取构网型光伏系统的实际总电压以及构网型光伏系统中单个光伏串的参考输出功率。
S152：通过微分滤波环节和功率分配环节确定实际总电压对应的参考惯量支撑功率，以及通过限幅环节确定参考输出功率对应的参考调节功率。
S153：计算参考惯量支撑功率和参考调节功率的第二功率差值，并通过第四比例积分环节确定第二功率差值对应的第三占空比。
S154：基于第三占空比进行信号脉宽调制，生成第三控制信号，并根据第三控制信号将DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
本实施例中，DC/DC升压电路还包括了第四比例积分环节，在确定DC/DC升压电路的第三占空比时，可以先获取构网型光伏系统的实际总电压以及构网型光伏系统中单个光伏串的参考输出功率，并通过微分滤波环节和功率分配环节确定实际总电压对应的参考惯量支撑功率，以及通过限幅环节确定参考输出功率对应的参考调节功率，接着可以计算参考惯量支撑功率和参考调节功率的第二功率差值，并通过第四比例积分环节确定第二功率差值对应的第三占空比，最后可以基于第三占空比进行信号脉宽调制，生成第三控制信号，并根据第三控制信号将DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
需要说明的是，这里的参考输出功率指的是DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式时记忆模块保存的参考输出功率，因此，在将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，需要先进入最大功率跟踪模式，从而可以通过记忆模块保存参考输出功率，进而能够切换至预留有功模式。
示意性地，如图3所示，图3中的模式三为DC/DC升压电路的预留有功模式，其中，当需要将DC/DC升压电路切换为模式三时，可以先将实际总电压udc通过微分滤波环节kHS/(Ts+1)和功率分配环节后得到单个光伏串的参考惯量支撑功率ΔPi，接着可以将参考输出功率Ppvrefi与预留功率系统Kp相乘后，计算与参考惯量支撑功率ΔPi的第二功率差值，并将该第二功率差值通过第四比例积分环节kp4+ki4/s后得到第三占空比DHi(i＝1,2,…,n)。
下面对本申请实施例提供的惯量支撑控制装置进行描述，下文描述的惯量支撑控制装置与上文描述的惯量支撑控制方法可相互对应参照。
在一个实施例中，如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种构网型光伏系统的惯量支撑控制装置的流程示意图；本申请还提供了一种惯量支撑控制装置，包括第一控制模块210、第二控制模块220、需求获取模块230、模式保持模块240和第三控制模块250，具体包括如下：
第一控制模块210，用于当需要启动构网型光伏系统时，将VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式。
第二控制模块220，用于对直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长后，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
需求获取模块230，用于获取构网型光伏系统的调度需求。
模式保持模块240，用于当调度需求为发电优先时，保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式。
第三控制模块250，用于当调度需求为惯量支撑优先时，基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
上述实施例中，该构网型光伏系统包括了VSC逆变单元和DC/DC升压电路。当需要启动构网型光伏系统时，可以将VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为充电模式，从而可以实现在构网型光伏系统启动时对构网型光伏系统的配置储能进行平稳充电，以在必要时为构网型光伏系统提供稳定的电力支撑；在配置储能充电过程中，可以对直流母线电压进行实时监测，并在直流母线电压在预设目标电压上的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动VSC逆变单元，以及基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，以此实现光伏串的最大功率输出，提高构网型光伏系统的发电效率和能量利用率；接着可以获取光伏系统的调度需求，并根据该调度需求对构网型光伏系统进行相应模式的切换。例如，当调度需求为发电优先时，可以保持DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式，使得构网型光伏系统的惯量支撑能量全部来源于配置储能中储存的能量；当调度需求为惯量支撑优先时，可以基于占空比控制策略将DC/DC升压电路切换为预留有功模式，以配置储能中储存的能量为主，以光伏板预留的有功功率为辅，对构网型光伏系统的进行惯量支撑。本申请利用VSC逆变单元的构网型控制策略和DC/DC升压电路的三个控制模式对构网型光伏系统进行配合控制，可以在提高弱电网条件下系统的稳定性的基础上实现灵活的惯量支撑，进而提高电力系统的稳定性和可靠性。
在一个实施例中，第一控制模块210可以包括：
第一数据获取子模块，用于获取构网型光伏系统的实际总电压、第一参考总电压和实际总电流。
第一占空比确定子模块，用于根据实际总电压、第一参考总电压和实际总电流确定DC/DC升压电路的第一占空比。
第一模式切换子模块，用于基于第一占空比进行信号脉宽调制，生成第一控制信号，并根据第一控制信号将DC/DC升压电路切换为充电模式。
在一个实施例中，第一占空比确定子模块可以包括：
第一数据计算单元，用于计算实际总电压和第一参考总电压的第一电压差值，并通过第一比例积分环节确定第一电压差值对应的参考总电流。
第一占空比确定单元，用于计算实际总电流和参考总电流的电流差值，并通过第二比例积分环节确定电流差值对应的第一占空比。
在一个实施例中，第二控制模块220可以包括：
逆变数据获取子模块，用于获取构网型光伏系统的实际总电压、第二参考总电压，并计算实际总电压和第二参考总电压的第二电压差值。
逆变数据计算子模块，用于通过超前滞后环节和积分环节确定第二电压差值对应的相角，以及通过交流电压环和电流环确定VSC逆变单元的第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压。
逆变单元启动子模块，用于根据相角、第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压生成开关信号，并基于开关信号控制VSC逆变单元的启动。
在一个实施例中，第二控制模块220还可以包括：
第二数据获取子模块，用于获取构网型光伏系统中单个光伏串的参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率。
第二占空比确定子模块，用于根据参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率确定DC/DC升压电路的第二占空比。
第二模式切换子模块，用于基于第二占空比进行信号脉宽调制，生成第二控制信号，并根据第二控制信号将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
在一个实施例中，第二占空比确定子模块可以包括：
第二数据计算单元，用于根据参考出口电压和实际输出电流确定光伏串的参考输出功率。
第二占空比确定单元，用于计算实际输出功率和参考输出功率的第一功率差值，并通过第三比例积分环节确定第一功率差值对应的第二占空比。
在一个实施例中，第三控制模块250可以包括：
第三数据获取子模块，用于获取构网型光伏系统的实际总电压以及构网型光伏系统中单个光伏串的参考输出功率。
功率数据计算子模块，用于通过微分滤波环节和功率分配环节确定实际总电压对应的参考惯量支撑功率，以及通过限幅环节确定参考输出功率对应的参考调节功率。
第三占空比确定子模块，用于计算参考惯量支撑功率和参考调节功率的第二功率差值，并通过第四比例积分环节确定第二功率差值对应的第三占空比。
第三模式切换子模块，用于基于第三占空比进行信号脉宽调制，生成第三控制信号，并根据第三控制信号将DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
在一个实施例中，本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
在一个实施例中，本申请还提供了一种计算机设备，所述计算机设备中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
示意性地，如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图，该计算机设备300可以被提供为一服务器。参照图6，计算机设备300包括处理组件302，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器301所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件302的执行的指令，例如应用程序。存储器301中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件302被配置为执行指令，以执行上述任意实施例的惯量支撑控制方法。
计算机设备300还可以包括一个电源组件303被配置为执行计算机设备300的电源管理，一个有线或无线网络接口304被配置为将计算机设备300连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口305。计算机设备300可以操作基于存储在存储器301的操作系统，例如WindowsServer TM、Mac OS XTM、Unix TM、Linux TM、Free BSDTM或类似。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种构网型光伏系统的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述构网型光伏系统包括VSC逆变单元和DC/DC升压电路，所述方法包括：
当需要启动构网型光伏系统时，将所述VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式；
对直流母线电压进行实时监测，并在所述直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长时，基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，以及基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式；
获取所述构网型光伏系统的调度需求，所述调度需求包括发电优先和惯量支撑优先；
当所述调度需求为发电优先时，保持所述DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式；
当所述调度需求为惯量支撑优先时，基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
2.根据权利要求1所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式，包括：
获取所述构网型光伏系统的实际总电压、第一参考总电压和实际总电流；
根据所述实际总电压、所述第一参考总电压和所述实际总电流确定所述DC/DC升压电路的第一占空比；
基于所述第一占空比进行信号脉宽调制，生成第一控制信号，并根据所述第一控制信号将所述DC/DC升压电路切换为充电模式。
3.根据权利要求2所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述DC/DC升压电路包括第一比例积分环节和第二比例积分环节；
所述根据所述实际总电压、所述第一参考总电压和所述实际总电流确定所述DC/DC升压电路的第一占空比，包括：
计算所述实际总电压和所述第一参考总电压的第一电压差值，并通过所述第一比例积分环节确定所述第一电压差值对应的参考总电流；
计算所述实际总电流和所述参考总电流的电流差值，并通过所述第二比例积分环节确定所述电流差值对应的第一占空比。
4.根据权利要求1所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述VSC逆变单元包括超前滞后环节、积分环节、交流电压环和电流环；
所述基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，包括：
获取所述光伏系统的实际总电压、第二参考总电压，并计算所述实际总电压和所述第二参考总电压的第二电压差值；
通过所述超前滞后环节和所述积分环节确定所述第二电压差值对应的相角，以及通过所述交流电压环和所述电流环确定所述VSC逆变单元的第一参考阀侧电压和第二参考阀侧电压；
根据所述相角、所述第一参考阀侧电压和所述第二参考阀侧电压生成开关信号，并基于所述开关信号控制所述VSC逆变单元的启动。
5.根据权利要求1所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式，包括：
获取所述构网型光伏系统中单个光伏串的参考出口电压、实际输出电流和实际输出功率；
根据所述参考出口电压、所述实际输出电流和所述实际输出功率确定所述DC/DC升压电路的第二占空比；
基于所述第二占空比进行信号脉宽调制，生成第二控制信号，并根据所述第二控制信号将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
6.根据权利要求5所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述DC/DC升压电路还包括第三比例积分环节；
所述根据所述参考出口电压、所述实际输出电流和所述实际输出功率确定所述DC/DC升压电路的第二占空比，包括：
根据所述参考出口电压和所述实际输出电流确定所述光伏串的参考输出功率；
计算所述实际输出功率和所述参考输出功率的第一功率差值，并通过所述第三比例积分环节确定所述第一功率差值对应的第二占空比。
7.根据权利要求1所述的惯量支撑控制方法，其特征在于，所述DC/DC升压电路还包括微分滤波环节、功率分配环节、限幅环节和第四比例积分环节；
所述基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式，包括：
获取所述构网型光伏系统的实际总电压以及所述构网型光伏系统中单个光伏串的参考输出功率；
通过所述微分滤波环节和所述功率分配环节确定所述实际总电压对应的参考惯量支撑功率，以及通过所述限幅环节确定所述参考输出功率对应的参考调节功率；
计算所述参考惯量支撑功率和所述参考调节功率的第二功率差值，并通过所述第四比例积分环节确定所述第二功率差值对应的第三占空比；
基于所述第三占空比进行信号脉宽调制，生成第三控制信号，并根据所述第三控制信号将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式。
8.一种惯量支撑控制装置，其特征在于，包括：
第一控制模块，用于当需要启动构网型光伏系统时，将所述VSC逆变单元闭锁，以及基于预设的占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为充电模式；
第二控制模块，用于对直流母线电压进行实时监测，并在所述直流母线电压达到预设目标电压的时长大于预设目标时长后，基于预设构网型控制策略启动所述VSC逆变单元，以及基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为最大功率跟踪模式；
需求获取模块，用于获取所述构网型光伏系统的调度需求，所述调度需求包括发电优先和惯量支撑优先；
模式保持模块，用于当所述调度需求为发电优先时，保持所述DC/DC升压电路的最大功率跟踪模式；
第三控制模块，用于当所述调度需求为惯量支撑优先时，基于所述占空比控制策略将所述DC/DC升压电路切换为预留有功模式。
9.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1至7中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，以及存储器；
所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时，执行如权利要求1至7中任一项所述惯量支撑控制方法的步骤。
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