一种储能变流器系统及其并网转离网控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种储能变流器系统及其并网转离网控制方法，利用储能装置承担应急供电的功能，采用相应的控制策略控制储能逆变器，使其在识别出电网断电时，将储能逆变器工作模式从并网工作平滑过渡到离网工作，提高了供电的可靠性以及供电质量。储能变流器并网模式下通过锁相法由大电网来维持频率的稳定，在转变工作模式时，由于离网后无法通过锁相得到电网相位，通过继承电网实时相位的控制方式，保证了工作模式转换时相位不发生突变，保障了供电的质量。本发明专利技术的系统及方法具有低成本、易于控制等优点，具有较高的工程应用价值，能带来较好的经济效益。好的经济效益。好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种储能变流器系统及其并网转离网控制方法


[0001]本专利技术涉及一种储能变流器系统及其并网转离网控制方法，属于电网中储能变流器控制
，具体涉及储能变流器并网模式转离网模式无缝切换控制


技术介绍

[0002]随着现代社会的不断发展，现代社会对电力的依赖性日益增强，对供电可靠性的要求也越来越高，对某些场合保证电力的持续供应有极其重要的意义，例如：上海世博会、亚运会等大型重要会场的电力供应；医院、电力、通讯、机场等一级负荷，一旦短时断电则会导致大型场所照明失电、手术中断、通讯故障等诸多问题。面对这些需求，应急供电技术的发展显得极其重要。
[0003]基于挂靠配电网储能变流器的控制策略设计，利用储能装置承担应急供电的功能，采用相应的控制策略控制储能变流器，使其在识别出电网断电时，将储能变流器工作模式从并网工作平滑过渡到离网工作，提高了供电的可靠性以及供电质量。该方法具有低成本、易于控制等优点，具有较高的工程应用价值，能带来较好的经济效益。
[0004]储能技术的日益发展，被大量应用来提升配电网的容量以及解决电能质量问题。而储能变流器在配电网的应用对应急供电提供了便利，当上级电网断电时，可依靠储能变流器出力，承担负载的功率需求。储能变流器主要有两种运行模式：并网运行模式与离网运行模式(孤岛运行)。通常情况下，储能变流器工作在并网模式，与大电网相连并网运行并进行功率交换；当检测到大电网发生故障、电压跌落或者停电检修时，将储能变流器转入离网运行模式，由储能变流器向负荷供电，提高微电网本地负荷供电的可靠性。
[0005]储能变流器除了以上两种主要运行状态以外，还存在两种运行状态之间进行过渡的过程。为保证本地重要负荷的供电不受影响，在储能变流器运行状态切换时，储能变流器输出的电压、频率和相位等不能发生大的突变以保证电能质量，即实现运行模式的无缝切换，所以作为储能变流器的逆变系统的控制方法，对于负载供电的可靠性和供电质量有比较大的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种储能变流器系统及其并网转离网控制方法，用以实现负荷供电的无缝平滑过渡，解决负载供电可靠性差、供电质量低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0008]本专利技术的一种储能变流器系统，包括一端用于连接储能模块的逆变器，所述逆变器的另一端用于与主电网并联后为负载系统供电；还包括控制器，所述控制器执行如下方法步骤以实现并网模式转离网模式的无缝切换方法：
[0009]1)实时监测主电网相位；
[0010]2)当判断需要将储能变流器的工作模式从并网模式转换为离网模式时，控制储能变流器内部相位生成器继承离网瞬间主电网相位进行工作；
[0011]3)储能变流器的控制策略从并网控制策略转换为离网控制策略。
[0012]本专利技术针对现代社会对电力的依赖性日益增强，对供电可靠性的要求也越来越高的问题，提出了一种带有并网模式转离网模式无缝切换控制方法的储能变流器，利用储能装置承担应急供电的功能，采用相应的控制策略控制储能逆变器，使其在识别出电网断电时，将储能逆变器工作模式从并网工作平滑过渡到离网工作，提高了供电的可靠性以及供电质量。
[0013]具体的，储能变流器在并网模式下通过锁相法由大电网来维持频率的稳定，在转变工作模式时，由于离网后无法通过锁相得到电网相位，通过继承电网实时相位的控制方式，保证了工作模式转换时相位不发生突变，保障了供电的质量。
[0014]本专利技术通过控制策略，规避了工作模式硬切换时带来的电能质量问题，控制方便，效果突出，具有较高的实用价值与经济效益。
[0015]进一步，步骤1)中还采样电网信息，并用于储能变流器的并网控制策略中；所述电网信息包括逆变器输出电流i
c
，所述并网控制策略采用电流单环闭环控制。
[0016]进一步，步骤1)中，利用锁相环测得主电网输出相位ωt；步骤2)中，所述相位生成器以角速度ω继续工作。
[0017]进一步，步骤1)中，所述电网信息还包括变流器输出电压u
c
；所述离网控制策略采用电压电流双环控制。
[0018]进一步，利用帕克变换将u
c
、i
c
变换到以角频率ω旋转的dq坐标系上，得到u
cdq
、i
cdq
；其中i
cdq
作为电压电流双环控制中电流环dq轴的电流反馈值，u
cdq
作为电压电流双环控制中电压环dq轴的电压反馈值。
[0019]进一步，步骤1)中，所述电网信息还包括主电网输出电流i
g
；步骤3)中，储能变流器的控制策略从电流单环闭环控制转换为电压电流双环控制时，将并网控制策略电流单环闭环控制的电流参考值加上i
gdq
作为电压环中PI控制器的输出初始值；其中i
gdq
为利用帕克变换将i
g
变换到以角频率ω旋转的dq坐标系上得到的。
[0020]本专利技术的储能变流器在并网模式下通过大电网来维持电压幅值的稳定，在转变工作模式时，需要依靠储能变流器自身支撑电压幅值，向增加的电压外环在启动瞬间提供电流内环参考值和电网输出电流值，本控制方法通过复位PI控制器的方式，在失去电网输出电流时保障了转换过程中的电压电流双闭环输出电流值的稳定，保障了电能质量。
[0021]进一步，所述电压电流双环控制的控制环还包括负序环，负序环电流环指令和负序环电压环指令设为0；还利用帕克变换将u
c
、i
c
变换到以角频率
‑
ω旋转的负序dq坐标系上，得到u
cdq_n
、i
cdq_n
；其中i
cdq_n
作为负序环中电流负序环dq轴的电流反馈值，u
cdq_n
作为负序环中电压负序环dq轴的电压反馈值。
[0022]进一步，步骤3)中，储能变流器的控制策略从电流单环闭环控制转换为电压电流双环控制时，将0作为电压负序环中PI控制器的输出初始值。
[0023]负序环电流环指令值设为0，用于保证并网模式下储能变流器只输出正序电流，从而不影响电网的电能质量；负序环电压环指令值设为0，用于保证离网带不平衡负载的情况下储能变流器仍能提供稳定的正序电压，保证负载的电能质量。
[0024]进一步，步骤1)中，所述电网信息还包括主电网输出电压u
g
；利用u
gdq
求得主电网相电压幅值，其中u
gdq
为利用帕克变换将u
g
变换到以角频率ω旋转的dq坐标系上得到的；储
能变流器的工作模式从并网模式转换为离网模式的判断条件为：当主电网相电压幅值下降超过设定阈值。
[0025]本专利技术针对模态识别采用被动型检测技术，采样电网电压，进行dq变换后得到d轴与q轴分量，从而计算出电网电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能变流器系统，包括一端用于连接储能模块的逆变器，所述逆变器的另一端用于与主电网并联后为负载系统供电；其特征在于，还包括控制器，所述控制器执行如下方法步骤以实现并网模式转离网模式的无缝切换方法：1)实时监测主电网相位；2)当判断需要将储能变流器的工作模式从并网模式转换为离网模式时，控制储能变流器内部相位生成器继承离网瞬间主电网相位进行工作；3)储能变流器的控制策略从并网控制策略转换为离网控制策略。2.根据权利要求1所述的储能变流器系统，其特征在于，步骤1)中还采样电网信息，并用于储能变流器的并网控制策略中；所述电网信息包括逆变器输出电流i
c
，所述并网控制策略采用电流单环闭环控制。3.根据权利要求2所述的储能变流器系统，其特征在于，步骤1)中，利用锁相环测得主电网输出相位ωt；步骤2)中，所述相位生成器以角速度ω继续工作。4.根据权利要求3所述的储能变流器系统，其特征在于，步骤1)中，所述电网信息还包括变流器输出电压u
c
；所述离网控制策略采用电压电流双环控制。5.根据权利要求4所述的储能变流器系统，其特征在于，利用帕克变换将u
c
、i
c
变换到以角频率ω旋转的dq坐标系上，得到u
cdq
、i
cdq
；其中i
cdq
作为电压电流双环控制中电流环dq轴的电流反馈值，u
cdq
作为电压电流双环控制中电压环dq轴的电压反馈值。6.根据权利要求5所述的储能变流器系统，其特征在于，步骤1)中，所述电网信息还包括主电网输出电流i
g
；步骤3)中，储能变流器的控制策略从电流单环闭环控制转换为电压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占，孔玉辉，李秉宇，贾伯岩，张禛，杨欣可，杜旭浩，孙琼，范中华，胡亚博，王雅倩，李亚婷，杨云杰，王浩，李浩然，张枭，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院平高集团有限公司，
类型：发明
国别省市：