CN120281024B - 提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器控制领域，且公开了提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法，用于解决进行固态配电变压器控制时，会出现分布式电源的接入变化导致原始的控制器参数不具有代表性的问题，包括，构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定初始控制参数，获取等效阻抗受影响数据，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化，若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数，根据实际控制参数调节固态变压器输出，有效提高变压器控制的准确性与供能可靠性。

Description

提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法

技术领域

本发明涉及变压器控制领域，更具体地涉及提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法。

背景技术

随着可再生能源的大规模发展，分布式电源逐步广泛接入配电网。为实现分布式电源的柔性接入与能量高效利用，固态配电变压器作为新一代电力电子化变压器设备，被广泛应用于区域配电网、微网、园区能源系统等场景。固态配电变压器集成了高频变压、电压调节、能流控制等功能，不仅具备电压稳定能力，还支持双向潮流调控与功率解耦，成为支撑高比例分布式电源接入的核心装备之一。

为提升其控制精度和系统稳定性，现有技术通常采用基于静态拓扑模型的控制参数配置方法。该类方法在系统初始部署时，预先对电网拓扑结构、线路阻抗、电缆长度等参数进行标定，并将控制器参数固定在特定设定值，以满足设定场景下的稳态控制目标。

但上述技术至少存在如下技术问题：

在实际运行环境中，固态配电变压器所处的配电网结构通常具备高度动态性，典型表现为分布式电源的频繁接入与退出、电缆长度变化、电源接入位置切换以及馈线拓扑重构等。这些因素将直接改变局部网络的等效阻抗，从而造成固态配电变压器内部控制器基于静态控制器参数得出的调节量与实际系统状态不匹配。不仅降低电压调节与功率控制的准确性，甚至可能引发功率振荡、电能质量波动、误触保护或分布式电源异常离网等问题，严重影响系统稳定性与供能可靠性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，系统包括：固态配电变压器构建模块，用于构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数；等效阻抗变化评估模块，用于获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；控制器参数动态调整模块，若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数；电能质量保障与调控执行模块，用于根据实际控制参数调节固态变压器输出；数据上传与远程监控模块，用于将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中。

优选的，所述构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器步骤为：构建传统的双绕组工频变压器，双绕组包括高压侧绕组与低压侧绕组；在工频变压器的高压侧组接入前端变换器，在工频变压器的低压侧组接入后端变换器，构建三相四桥臂结构；将前端变换器与后端变换器的直流侧连接形成共用直流链路，并引出低压直流端口，形成具备高压交流输入端、低压交流输出端及低压直流输出端的三端口结构，由此构建完成具备多端口功率调节能力的固态配电变压器。

优选的，所述等效阻抗变化指数获取步骤为：设定检测时间窗口，在检测时间窗口内进行周期性采样，设定采样频率，并根据时间窗口与采样频率，计算得到总采样点数，获取检测时间窗口内变压器的实际输出电压序列与实际输出电流序列，根据输出电压序列与输出电流序列评估得到电气响应影响系数；获取检测时间窗口内的参考目标电压序列与控制器输出量序列，根据参考目标电压序列、实际输出电压序列以及控制器输出量序列评估得到控制反馈影响系数；获取检测时间窗口内的实际输出功率序列，根据实际输出功率序列与实际输出电压序列评估得到行为模式影响系数；将电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数进行归一化处理，根据归一化处理后的电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数评估得到等效阻抗变化指数，具体获取步骤为：；式中，表示为等效阻抗变化指数，表示为归一化处理后的电气响应影响系数，表示为归一化处理后的控制反馈影响系数，表示为归一化处理后的行为模式影响系数，、、表示为归一化处理后的电气响应影响系数的权重系数、归一化处理后的控制反馈影响系数的权重系数以及归一化处理后的行为模式影响系数的权重系数。

优选的，所述电气响应影响系数获取步骤为：在检测时间窗口内，根据实际输出电压序列与实际输出电流序列计算得到设定时间窗口内的电压均值、电流均值、电压标准差以及电流标准差；将电压标准差与电压均值进行比值计算，得到电压变动系数，将电流标准差与电流均值进行比值计算，得到电流变动系数；将电压变动系数与电流变动系数相加后进行均值计算，得到电气响应影响系数。

优选的，所述控制反馈影响系数获取步骤为：将参考目标电压序列中的参考目标电压值减去实际输出电压序列中的实际输出电压值，得到每个采样点的电压偏差值，将电压偏差值与参考目标电压值进行比值计算，得到每个采样点的残差偏差率，对每个采样点的残差偏差率进行均值计算，得到归一化残差偏差率；根据控制器输出量序列计算得到控制器输出均值，将控制器输出均值与电压偏差均值进行比值计算后取绝对值，得到残差误导率；将参考目标电压序列与实际输出电压序列中的两组采样数据，分别进行标准化处理；使用枚举法，逐一将其中一组数据向前或向后平移不同的时间点数，在每种平移位置下计算两组标准化数据之间的匹配程度，即互相关值，选取使互相关值达到最大时所对应的平移点数，记为互相关峰值延迟点数；将互相关峰值延迟点数与总采样点数进行比值计算，得到残差滞后率；根据归一化残差偏差率、残差误导率以及残差滞后率计算得到控制反馈影响系数。

优选的，所述行为模式影响系数获取步骤为：根据实际输出功率序列获取功率变化方向发生反转的次数，记为功率反转次数，将功率反转次数与总采样点数进行比值计算，得到反向跳变率；设定电压阈值窗口，获取检测时间窗口内输出电压值超过电压阈值窗口范围的次数，记为越界次数，将越界次数与总采样点数进行比值计算，得到越界率；根据实际输出功率序列与实际输出电压序列，计算得到相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值；根据相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值，分别计算每一采样点的实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度；将实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度进行相加，得到每一采样点的瞬时总波动幅度，并对所有时刻的瞬时总波动幅度求平均值，得到平均行为波动率；根据反向跳变率、越界率以及平均行为波动率计算得到行为模式影响系数。

优选的，所述根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化步骤为：将等效阻抗变化指数与变化阈值进行对比，若等效阻抗变化指数大于等于变化阈值，则判定等效阻抗发生变化；若等效阻抗变化指数小于变化阈值，则判定等效阻抗未发生变化。

优选的，所述根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数步骤为：获取检测时间窗口内电压有效值均值与电流有效值均值，将电压有效值均值与电流有效值均值进行比值计算，得到当前等效阻抗估算值，实时获取输出电流值，将实时输出电流值与当前等效阻抗估算值进行乘积计算，得到电压前馈补偿量；获取固态配电变压器的初始抗阻值，将当前等效阻抗估算值减去初始抗阻值后与初始抗阻值进行比值计算，得到抗阻变化率；若抗阻变化率大于0，则判定抗阻变大，将变化阈值与等效阻抗变化指数进行比值计算；若抗阻变化率小于0，则判定抗阻变小，将等效阻抗变化指数与变化阈值进行比值计算；若抗阻变化率等于0，则判定抗阻无变化，则不对初始控制参数进行修正；将初始控制参数与校正因子进行乘积计算，得到实际控制参数。

优选的，所述根据实际控制参数调节固态变压器输出步骤为：根据实际控制参数，基于目标设定值，构建控制参考信号，并实时采集当前固态配电变压器的运行状态数据；将当前实时采集的运行状态数据与参考信号进行差值计算，得到偏差信号，将偏差输入至PI控制器中，得到PI控制输出；将PI控制输出与电压前馈补偿量进行合成，得到最终控制指令；根据最终控制指令调节固态变压器输出。

优选的，提升分布式电源接入的固态配电变压器控制方法，包括以下步骤：步骤1：构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数；步骤2：获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；步骤3：若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数；步骤4：根据实际控制参数调节固态变压器输出；步骤5：将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中。

本发明的技术效果和优点：

构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定初始控制参数，获取等效阻抗受影响数据，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化，若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数，根据实际控制参数调节固态变压器输出，有效提高变压器控制的准确性与供能可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统结构图。

图2为本申请实施例提供的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统及方法并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

本发明提供了提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，如图1所示，系统包括：

固态配电变压器构建模块，用于构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数，用于支持后续的动态控制与阻抗识别功能；

控制参数包括电压闭环PI增益、功率调节系数以及前馈补偿项等，用于构建系统控制器的基础控制模型，为后续识别阻抗变化并进行自适应参数调整提供控制起点。

本实施例中，需要具体说明的是，构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器步骤为：

首先构建传统的双绕组工频变压器，作为能量传输的电气隔离单元，双绕组包括高压侧绕组与低压侧绕组，为后续电力电子模块提供稳定的基础变压功能，该工频变压器既负责电压等级的初步变换，也用于高低压端的能量隔离，为多端口调节提供物理支撑；

在工频变压器的高压侧组接入前端变换器FEC，采用三相四线制结构，作为电压调节与稳定模块，FEC用于检测并补偿电网高压母线的电压波动与不平衡问题，并作为主动可控的电压源输出单元，为低压侧提供电压支持能力；

在工频变压器的低压侧组接入后端变换器BEC，构建三相四桥臂结构，以支持谐波补偿、无功补偿及零序补偿等电能质量调节功能，同时BEC具备双向功率调节能力，可联动储能系统、直流负载等，实现对分布式电源接入后的波动性进行平滑调节；

将前端变换器与后端变换器的直流侧连接形成共用直流链路，并引出低压直流端口，形成具备高压交流输入端、低压交流输出端及低压直流输出端的三端口结构，由此构建完成具备多端口功率调节能力的固态配电变压器。

等效阻抗变化评估模块，用于获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；

本实施例中，需要具体说明的是，等效阻抗变化指数获取步骤为：

设定检测时间窗口，在检测时间窗口内进行周期性采样，设定采样频率，并根据时间窗口与采样频率，计算得到总采样点数，获取检测时间窗口内变压器的实际输出电压序列与实际输出电流序列，根据输出电压序列与输出电流序列评估得到电气响应影响系数；

获取检测时间窗口内的参考目标电压序列与控制器输出量序列，根据参考目标电压序列、实际输出电压序列以及控制器输出量序列评估得到控制反馈影响系数；

获取检测时间窗口内的实际输出功率序列，根据实际输出功率序列与实际输出电压序列评估得到行为模式影响系数；

将电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数进行归一化处理，根据归一化处理后的电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数评估得到等效阻抗变化指数，具体获取步骤为：

；

式中，表示为等效阻抗变化指数，表示为归一化处理后的电气响应影响系数，等效阻抗的改变会影响电气量对外部扰动的稳定性与可控性，从而使电压与电流在采样窗口内的变动系数显著升高。通过监测电气响应的相对波动程度，可作为判断阻抗变化趋势的重要依据，因此该系数越高，表明系统阻抗偏离初始状态的可能性越大，最终推动等效阻抗变化指数上升，表示为归一化处理后的控制反馈影响系数，当系统等效阻抗发生变化时，原有控制参数将难以精确引导电压响应，导致目标电压与实际输出之间的偏差增大、控制器输出对误差的引导能力减弱，以及响应存在明显滞后。这些现象将使归一化偏差、误导率和滞后率等指标升高，最终使控制反馈影响系数增大。因此，该系数越高，意味着控制闭环系统的动态适配性越差，系统运行状态已明显偏离设定阻抗条件，从而反映出等效阻抗变化的可能性更大，表示为归一化处理后的行为模式影响系数，等效阻抗的改变会破坏原有负载稳定性与电压调控平衡，导致功率变化频繁反转、电压越界次数增多，以及单位时间内的波动幅度加剧，从而在行为特征上表现出非稳定性增强。通过综合评估反向跳变率、越界率和平均行为波动率所形成的行为模式影响系数，可作为系统行为层面对阻抗变化的敏感响应量，系数越高，表示系统已偏离原有运行状态，阻抗发生变化的可能性越大，、、表示为归一化处理后的电气响应影响系数的权重系数、归一化处理后的控制反馈影响系数的权重系数以及归一化处理后的行为模式影响系数的权重系数，且，例如、、可以为0.3、0.4、0.3，、、通过层次分析法获得，层次分析法是一种多准则决策方法，用于通过构建判断矩阵和一致性检验，对多个评价因素之间的重要性进行定量赋权。在本发明中，针对电气响应影响系数、控制反馈影响系数和行为模式影响系数三个维度，首先由专家或历史运行数据给出两两因素间的相对重要性评价，构建三阶成对比较判断矩阵；然后通过特征值法求解该矩阵的最大特征向量，得到各影响因素的权重系数，并进行一致性比率校验，确保判断逻辑合理，从而为等效阻抗变化指数的加权融合提供可靠的权重依据。

本实施例中，需要具体说明的是，电气响应影响系数获取步骤为：

在检测时间窗口内，根据实际输出电压序列与实际输出电流序列计算得到设定时间窗口内的电压均值、电流均值、电压标准差以及电流标准差；

将电压标准差与电压均值进行比值计算，得到电压变动系数，将电流标准差与电流均值进行比值计算，得到电流变动系数；

将电压变动系数与电流变动系数相加后进行均值计算，得到电气响应影响系数。

通过计算电压变动系数和电流变动系数，能够消除量纲影响，使波动程度具有可比性；再对二者求平均，可以综合反映系统在电压控制与电流负载响应两个维度上的动态稳定性。该方法结构简单、参数来源明确、敏感性高，能够在无需额外调节因子的前提下，有效识别电气响应的波动性。

本实施例中，需要具体说明的是，控制反馈影响系数获取步骤为：

将参考目标电压序列中的参考目标电压值减去实际输出电压序列中的实际输出电压值，得到每个采样点的电压偏差值，将电压偏差值与参考目标电压值进行比值计算，得到每个采样点的残差偏差率，对每个采样点的残差偏差率进行均值计算，得到归一化残差偏差率，表示匹配程度；

根据控制器输出量序列计算得到控制器输出均值，将控制器输出均值与电压偏差均值进行比值计算后取绝对值，得到残差误导率；

将参考目标电压序列与实际输出电压序列中的两组采样数据，分别进行标准化处理，使其均值为0，且波动程度相同，从而消除数据本身的幅值差异对匹配结果的影响；

使用枚举法，逐一尝试将其中一组数据向前或向后平移不同的时间点数，在每种平移位置下计算两组标准化数据之间的匹配程度，即互相关值。选取使互相关值达到最大时所对应的平移点数，记为互相关峰值延迟点数，用来反映控制响应是否存在明显的时间滞后；

枚举法是一种穷举式搜索策略，用于在预设范围内依次尝试所有可能的时间偏移量，逐步对两组时间序列进行对齐操作。该方法能够全面覆盖所有可行的对齐情况，确保捕捉到两组序列之间的最优时间对应关系。

将互相关峰值延迟点数与总采样点数进行比值计算，得到残差滞后率；

根据归一化残差偏差率、残差误导率以及残差滞后率计算得到控制反馈影响系数，具体获取步骤为：

；

式中，表示为控制反馈影响系数，表示为归一化残差偏差率，表示为残差误导率，表示为残差滞后率。

通过归一化残差偏差率评估控制目标与实际输出之间的相对误差，通过残差误导率量化控制器输出对误差方向的引导效果，通过残差滞后率揭示控制响应是否存在结构性延迟。这种多维融合的评估机制避免了对单一指标的依赖，有效提升了对反馈偏差、本体失调与动态滞后等问题的敏感性和判别力，为动态修正控制参数提供更精准的依据，增强系统对分布式电源扰动的自适应调控能力。

本实施例中，需要具体说明的是，行为模式影响系数获取步骤为：

根据实际输出功率序列获取功率变化方向发生反转的次数，记为功率反转次数，将功率反转次数与总采样点数进行比值计算，得到反向跳变率；

“功率变化方向发生反转”是指在连续三个采样点中，输出功率的变化趋势从上升转为下降，或从下降转为上升的情况。具体而言，若某一时刻功率相对于前一时刻呈上升趋势，而下一时刻又转为下降趋势，或反之，则视为一次变化方向的反转。该现象通常反映出系统负载行为的不稳定性或控制响应的不连续性，反转次数越多，说明功率波动越频繁，有助于衡量运行状态的动态复杂程度。

设定电压阈值窗口，其中为标称电压，获取检测时间窗口内输出电压值超过电压阈值窗口范围的次数，记为越界次数，将越界次数与总采样点数进行比值计算，得到越界率；

标称电压是指固态配电变压器在额定运行条件下设计的目标输出电压值，通常由系统设计规范或运行标准预先设定，作为评估电压偏差和稳定性的基准值。通过与标称电压进行比较，可有效识别电压越限次数，反映系统在负载扰动或控制波动下的稳压能力。

根据实际输出功率序列与实际输出电压序列，计算得到相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值；

根据相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值，分别计算每一采样点的实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度，相对变化幅度表示为两个连续采样点之间的变化值与前一时间点值的比值，反映出单位基准下的变化强度；

将实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度进行相加，得到每一采样点的瞬时总波动幅度，并对所有时刻的瞬时总波动幅度求平均值，得到平均行为波动率；

根据反向跳变率、越界率以及平均行为波动率计算得到行为模式影响系数，具体获取步骤为：

；

式中，表示为行为模式影响系数，表示为反向跳变率，表示为越界率，表示为平均行为波动率。

反向跳变率能够识别系统功率行为的频繁反转，反映负载扰动或控制切换的非平稳性；越界率用于评估电压超出安全运行区间的频次，体现稳压能力；平均行为波动率则定量反映功率与电压的综合波动幅度，揭示运行状态的剧烈程度。该方法融合趋势变化、越限特征与瞬时扰动三类指标，构建了一个多维度、无单位化、物理含义明确的系统行为评估机制，有利于提高对复杂运行状态下等效阻抗变化趋势的识别准确性与控制策略调整的响应及时性。

本实施例中，需要具体说明的是，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化步骤为：

将等效阻抗变化指数与变化阈值进行对比，若等效阻抗变化指数大于等于变化阈值，则判定等效阻抗发生变化；若等效阻抗变化指数小于变化阈值，则判定等效阻抗未发生变化，变化阈值通过自适应阈值法获得，自适应阈值法是一种基于系统运行状态动态调整判定阈值的方法，旨在提高判定机制对不同工况下变化幅度的敏感性与鲁棒性。在本实施例中，变化阈值并非固定设定，而是根据历史运行数据中的等效阻抗变化指数分布特征，结合当前工况（如负载水平、接入电源数量、网络拓扑状态等）进行实时调整。具体方法可采用滑动时间窗口内的变化指数均值与标准差进行统计分析，或引入经验系数构建阈值修正函数，从而生成具有时变性和上下文适应性的动态阈值，使得判定逻辑在面对不同复杂运行环境时仍具较强准确性和抗干扰能力。

控制器参数动态调整模块，若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数，实现对阻抗变化环境的自适应控制响应；

本实施例中，需要具体说明的是，根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数获取步骤为：

设定检测时间窗口，获取检测时间窗口内电压有效值均值与电流有效值均值，将电压有效值均值与电流有效值均值进行比值计算，得到当前等效阻抗估算值，实时获取输出电流值，将实时输出电流值与当前等效阻抗估算值进行乘积计算，得到电压前馈补偿量，需要说明的是，检测时间窗口可以为2S或5S，电压有效值均值是指从固态配电变压器的输出端采集的电压有效值序列的算术均值，电流有效值均值是指从固态配电变压器的输出电流通道采集的电流有效值序列的算术均值；

获取固态配电变压器的初始抗阻值，将当前等效阻抗估算值减去初始抗阻值后与初始抗阻值进行比值计算，得到抗阻变化率；

若抗阻变化率大于0，则判定抗阻变大，将变化阈值与等效阻抗变化指数进行比值计算，得到校正因子，具体获取步骤为：

；

式中，表示为校正因子，表示为变化阈值，表示为等效阻抗变化指数，当阻抗变化率大于0，表示系统阻抗增大，负载等效对电源输出的吸收能力减弱，导致控制器的输出作用传递路径受限，此时若维持原有控制参数，可能引发调节过度、系统响应迟缓或稳定裕度降低，因此需将控制参数适当调小，减缓调节力度以提升系统稳健性；

若抗阻变化率小于0，则判定抗阻变小，将等效阻抗变化指数与变化阈值进行比值计算，得到校正因子，具体获取步骤为：

；

式中，表示为校正因子，表示为变化阈值，表示为等效阻抗变化指数，当阻抗变化率小于0，表示系统阻抗减小，负载响应增强，控制器的输出更易引起系统状态快速变化，若不增强调节能力，可能导致超调或动态误差，因此应调大控制参数以提升控制精度和响应能力，实现快速准确的调节效果；

若抗阻变化率等于0，则判定抗阻无变化，则不对初始控制参数进行修正；

将初始控制参数与校正因子进行乘积计算，得到实际控制参数。

在本实施例中，采用“两次判断阻抗变化”的设计策略，是为了兼顾变化触发的灵敏性与控制调整的准确性。第一次通过构建等效阻抗变化指数，融合电气响应、控制反馈及行为模式等多源特征，综合评估系统是否存在阻抗适配偏移，起到提前预警和抑制误触发的作用；

第二次通过计算阻抗变化率，精确判断阻抗的变化方向和幅度，指导控制参数是调大、调小或保持不变。该双层判断机制使系统既能敏锐捕捉潜在的非显式扰动，又能避免因瞬时波动导致的误调节，从而实现高可靠性、高适应性的控制器自适应优化。

电能质量保障与调控执行模块，用于根据实际控制参数调节固态变压器输出，实现有功、无功、电压、频率等多维调控功能，同时负责维持接入区域电压稳定、抑制功率振荡、引导潮流方向等调节任务；

本实施例中，需要具体说明的是，根据实际控制参数调节固态变压器输出步骤为：

根据校正后的实际控制参数，基于目标设定值，例如目标输出电压、有功功率以及无功功率等，构建控制参考信号，并实时采集当前固态配电变压器的运行状态数据，运行状态数据包括输出电压、输出电流、有功功率以及无功功率等状态参数，供后续控制执行过程比对和反馈使用；

将当前实时采集的运行状态数据与参考信号进行差值计算，得到偏差信号，参考信号为固态变压器运行过程中设定的目标输出指标值，将偏差输入至PI控制器中，得到PI控制输出；

PI控制器是一种经典的闭环反馈控制算法，包含比例与积分两部分，用于根据当前偏差的大小与累积趋势生成调节指令，从而实现对目标量的快速、稳定跟踪。该控制器广泛应用于电压、电流、功率等电能参数的自动调节场景中，具备响应速度快、稳态误差小的特点。

将PI控制输出与电压前馈补偿量进行合成，得到最终控制指令；

根据最终控制指令调节固态变压器输出，实现对变压器输出侧的有功功率、无功功率、输出电压、输出频率等参数的协调调节。通过动态调整PWM占空比与相位，完成对负载侧的电能质量保障，包括电压稳定、频率控制、功率因数改善等功能；

调控执行后，再次采集变压器输出状态参数，形成闭环反馈。同时将本轮控制参数、偏差量、调节指令与执行结果进行记录，供数据上传与远程监控模块使用，用于历史趋势分析与控制效果评估。

数据上传与远程监控模块，用于将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中，供运行维护人员查看和策略干预。

该模块能够将控制器的参数调整记录与固态配电变压器的实时运行状态数据上传至远程数据库，供运维人员实时查看、历史回溯与趋势分析，从而实现对异常状态的早期预警、对策略参数的动态优化，并支持集中运维、分布调控和远程诊断等功能，大幅提升系统的智能化管理水平与运维效率。

本实施例中，需要具体说明的是，提升分布式电源接入的固态配电变压器控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数，用于支持后续的动态控制与阻抗识别功能；

步骤2：获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；

步骤3：若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数，实现对阻抗变化环境的自适应控制响应；

步骤4：根据实际控制参数调节固态变压器输出，实现有功、无功、电压、频率等多维调控功能，同时负责维持接入区域电压稳定、抑制功率振荡、引导潮流方向等调节任务；

步骤5：将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中，供运行维护人员查看和策略干预。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于，系统包括：

固态配电变压器构建模块，用于构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数；

等效阻抗变化评估模块，用于获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；

控制器参数动态调整模块，若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数；

电能质量保障与调控执行模块，用于根据实际控制参数调节固态变压器输出；

数据上传与远程监控模块，用于将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中；

所述等效阻抗变化指数获取步骤为：

设定检测时间窗口，在检测时间窗口内进行周期性采样，设定采样频率，并根据时间窗口与采样频率，计算得到总采样点数，获取检测时间窗口内变压器的实际输出电压序列与实际输出电流序列，根据输出电压序列与输出电流序列评估得到电气响应影响系数；

获取检测时间窗口内的参考目标电压序列与控制器输出量序列，根据参考目标电压序列、实际输出电压序列以及控制器输出量序列评估得到控制反馈影响系数；

获取检测时间窗口内的实际输出功率序列，根据实际输出功率序列与实际输出电压序列评估得到行为模式影响系数；

将电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数进行归一化处理，根据归一化处理后的电气响应影响系数、控制反馈影响系数以及行为模式影响系数评估得到等效阻抗变化指数，具体获取步骤为：

；

式中，表示为等效阻抗变化指数，表示为归一化处理后的电气响应影响系数，表示为归一化处理后的控制反馈影响系数，表示为归一化处理后的行为模式影响系数，、、表示为归一化处理后的电气响应影响系数的权重系数、归一化处理后的控制反馈影响系数的权重系数以及归一化处理后的行为模式影响系数的权重系数。

2.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器步骤为：

构建传统的双绕组工频变压器，双绕组包括高压侧绕组与低压侧绕组；

在工频变压器的高压侧组接入前端变换器，在工频变压器的低压侧组接入后端变换器，构建三相四桥臂结构；

将前端变换器与后端变换器的直流侧连接形成共用直流链路，并引出低压直流端口，形成具备高压交流输入端、低压交流输出端及低压直流输出端的三端口结构，由此构建完成具备多端口功率调节能力的固态配电变压器。

3.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于，所述电气响应影响系数获取步骤为：

在检测时间窗口内，根据实际输出电压序列与实际输出电流序列计算得到设定时间窗口内的电压均值、电流均值、电压标准差以及电流标准差；

将电压标准差与电压均值进行比值计算，得到电压变动系数，将电流标准差与电流均值进行比值计算，得到电流变动系数；

将电压变动系数与电流变动系数相加后进行均值计算，得到电气响应影响系数。

4.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述控制反馈影响系数获取步骤为：

将参考目标电压序列中的参考目标电压值减去实际输出电压序列中的实际输出电压值，得到每个采样点的电压偏差值，将电压偏差值与参考目标电压值进行比值计算，得到每个采样点的残差偏差率，对每个采样点的残差偏差率进行均值计算，得到归一化残差偏差率；

根据控制器输出量序列计算得到控制器输出均值，将控制器输出均值与电压偏差均值进行比值计算后取绝对值，得到残差误导率；

将参考目标电压序列与实际输出电压序列中的两组采样数据，分别进行标准化处理；

使用枚举法，逐一将其中一组数据向前或向后平移不同的时间点数，在每种平移位置下计算两组标准化数据之间的匹配程度，即互相关值，选取使互相关值达到最大时所对应的平移点数，记为互相关峰值延迟点数；

将互相关峰值延迟点数与总采样点数进行比值计算，得到残差滞后率；

根据归一化残差偏差率、残差误导率以及残差滞后率计算得到控制反馈影响系数。

5.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述行为模式影响系数获取步骤为：

根据实际输出功率序列获取功率变化方向发生反转的次数，记为功率反转次数，将功率反转次数与总采样点数进行比值计算，得到反向跳变率；

设定电压阈值窗口，获取检测时间窗口内输出电压值超过电压阈值窗口范围的次数，记为越界次数，将越界次数与总采样点数进行比值计算，得到越界率；

根据实际输出功率序列与实际输出电压序列，计算得到相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值；

根据相邻两个采样点之间的实际输出功率变化值与实际输出电压变化值，分别计算每一采样点的实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度；

将实际输出功率相对变化幅度与实际输出电压相对变化幅度进行相加，得到每一采样点的瞬时总波动幅度，并对所有时刻的瞬时总波动幅度求平均值，得到平均行为波动率；

根据反向跳变率、越界率以及平均行为波动率计算得到行为模式影响系数。

6.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化步骤为：

将等效阻抗变化指数与变化阈值进行对比，若等效阻抗变化指数大于等于变化阈值，则判定等效阻抗发生变化；若等效阻抗变化指数小于变化阈值，则判定等效阻抗未发生变化。

7.根据权利要求1所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数步骤为：

获取检测时间窗口内电压有效值均值与电流有效值均值，将电压有效值均值与电流有效值均值进行比值计算，得到当前等效阻抗估算值，实时获取输出电流值，将实时输出电流值与当前等效阻抗估算值进行乘积计算，得到电压前馈补偿量；

获取固态配电变压器的初始抗阻值，将当前等效阻抗估算值减去初始抗阻值后与初始抗阻值进行比值计算，得到抗阻变化率；

若抗阻变化率大于0，则判定抗阻变大，将变化阈值与等效阻抗变化指数进行比值计算；

若抗阻变化率小于0，则判定抗阻变小，将等效阻抗变化指数与变化阈值进行比值计算；

若抗阻变化率等于0，则判定抗阻无变化，则不对初始控制参数进行修正；

将初始控制参数与校正因子进行乘积计算，得到实际控制参数。

8.根据权利要求7所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：所述根据实际控制参数调节固态变压器输出步骤为：

根据实际控制参数，基于目标设定值，构建控制参考信号，并实时采集当前固态配电变压器的运行状态数据；

将当前实时采集的运行状态数据与参考信号进行差值计算，得到偏差信号，将偏差输入至PI控制器中，得到PI控制输出；

将PI控制输出与电压前馈补偿量进行合成，得到最终控制指令；

根据最终控制指令调节固态变压器输出。

9.提升分布式电源接入的固态配电变压器控制方法，用于实现权利要求1-8任一项所述的提升分布式电源接入的固态配电变压器控制系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：构建具备多端口功率调节能力的固态配电变压器，并设定固态配电变压器的初始控制参数；

步骤2：获取等效阻抗受影响数据，等效阻抗受影响数据包括实际输出电压序列、实际输出电流序列、参考目标电压序列、控制器输出量序列以及实际输出功率序列，根据等效阻抗受影响数据评估得到等效阻抗变化指数，根据等效阻抗变化指数判定等效阻抗是否发生变化；

步骤3：若判定等效阻抗发生变化，则根据等效阻抗变化指数对初始控制参数进行动态修正，得到实际控制参数；

步骤4：根据实际控制参数调节固态变压器输出；

步骤5：将控制参数调整记录与实时运行状态数据上传至数据库中。