一种并离网切换控制方法、变流装置和供电系统制造方法及图纸

本申请涉及电力系统领域，尤其涉及供电系统中变流装置的控制切换方法和装置，该方案可以应用于新能源微电网、电化学储能电站等场景中的储能变流器。在该方法中，保存控制切换时刻控制变流装置的电压，并将该电压作为切换后的初始值，然后在第一时间段内过渡到额定电压，可以减小控制切换过程的电压、电流畸变和调节时间。同时，通过相位初值的给定，避免了在存在多台变流装置的供电系统中，非同步切换下变流装置之间的环流。变流装置之间的环流。变流装置之间的环流。

【技术实现步骤摘要】
一种并离网切换控制方法、变流装置和供电系统


[0001]本申请涉及电力系统领域，并且，更具体地，涉及一种应用于变流装置的并离网切换控制方法及其对应的变流装置和供电系统。

技术介绍

[0002]目前，随着新能源的快速发展，新能源微电网、电化学储能电站等场景中的储能变流器(power conversion system，PCS)广受关注。根据与交流电网的连接关系，PCS具有并网和离网两种运行模式，在不同运行模式下，PCS需工作在不同的控制模式下。PCS进行控制切换时，控制环路与指令的切换会导致PCS交流端口输出电压发生突变，从而引发系统电压、电流严重波动，进一步可能会导致电压严重畸变、动态调节时间过长甚至系统失稳。
[0003]因此，如何进行PCS的控制切换，减少控制切换时间以及切换过程中电压和电流的波动成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种应用于变流装置的并离网切换控制方法，可以减少控制切换时间以及切换过程中电压和电流的波动。
[0005]第一方面，提供了一种并离网切换控制方法，所述方法应用于变流装置中两种控制模式的切换，所述两种控制模式为：并网控制模式与离网控制模式；所述并网控制模式为，控制所述变流装置将储能系统输出的直流电变换为交流电并接入交流电网；所述离网控制模式为，控制所述变流装置将所述储能系统输出的直流电变换为交流电并为本地负载供电，且所述变流装置输出的交流电不接入交流电网，所述方法包括：获取电网调度信息，所述电网调度信息用于指示所述变流装置由所述并网控制模式切换为所述离网控制模式；获取所述变流装置在第一时刻输出电压，所述第一时刻为所述变流装置将所述并网控制模式切换为所述离网控制模式的切换处理的时刻，或者，所述第一时刻是所述电网调度信息的接收时刻；基于所述变流装置在第一时刻输出电压，确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压；所述变流装置在第一时刻输出电压与所述变流装置在离网控制模式下的输出电压在预设时间内的差值小于设定阈值。
[0006]在一种可能的实现方式中，变流装置位于新能源微电网或电化学储能电站与交流电网构成的供电系统中，变流装置是储能变流器，储能系统可以包括多电池系统，也可以包括多电池系统和光伏发电单元的耦合。
[0007]应理解，本申请实施例中的变流装置内会产生控制电压，控制电压经过调制解调后会控制变流装置输出相应的电压，上述方案中获取变流装置在第一时刻输出电压可以包括控制变流装置在第一时刻输出电压的控制电压。
[0008]进一步地，当变流装置将储能系统接入交流电网时，变流装置处于并网运行模式，为提升储能系统的有功、无功功率指令跟随性能从而更好地参与交流电网调节，变流装置需基于控制器输出的控制电压工作在电流控制模式即上述方案中的并网控制模式是电流
控制模式。具体地，电流控制模式中控制器包括PQ控制环路和电流环，PQ控制环路通过执行变流装置输出的有功功率、无功功率指令实现闭环跟随控制，PQ控制环路的输出电流是电流环输入的参考电流，电流环执行电流装置输出电流的闭环控制，控制器输出的控制电压为电流环的输出电压叠加变流装置交流端口的输出电压。
[0009]当系统与大电网断开连接，仅对本地负载供电时，变流装置处于离网运行模式，为提升孤岛系统电压、频率稳定性和暂态支撑能力，提升本地负载供电可靠性，变流装置需基于控制器输出的控制电压工作在电压控制模式，即上述离网控制模式为电压控制模式。具体地，电压控制模式中控制器包括虚拟同步机控制环路、电压参考生成器、电压环和电流环，虚拟同步机控制环路执行虚拟同步机控制，电压参考生成器根据虚拟同步机控制环路输出的电压幅值、频率和锁存器的锁存值计算输入电压环的参考电压，电压、电流环分别执行变流装置输出电压、电流的闭环控制，电流环的输出电流为输入电压环的参考电流。
[0010]基于上述方案，变流装置在第一时刻输出电压与变流装置在离网控制模式下的输出电压在预设时间内的差值小于设定阈值，可以减少控制切换时间以及切换过程中电压和电流的波动
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述基于所述变流装置在第一时刻输出电压，确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压，包括：根据第一控制电压设置所述变流装置的输出参考电压，所述第一控制电压为所述第一时刻所述变流装置的控制电压，所述控制电压用于控制所述变流装置的输出电压；获取反馈参数，所述反馈参数包括所述变流装置输出的交流电的电压和电流；基于所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数确定所述第二控制电压；基于所述第二控制电压确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压。
[0012]需要说明的是，将第一控制电压作为变流装置的输出参考电压指的是将第一控制电压的幅值作为变流装置的输出参考电压的初始幅值，将第一控制电压的相位作为变流装置的输出参考电压的初始相位。
[0013]应理解，变流装置的输出参考电压指的是电压控制器中参考电压生成器的输出电压并且是输入电压环的参考电压。
[0014]基于上述方案，在开始进行控制切换瞬间的保存了第一控制电压，并作为离网控制模式下变流装置的输出参考电压的幅值和相位的初始值，保证了控制切换瞬间，控制变流装置将直流电转换为交流电的控制电压不会突变，进而保证了变流装置交流端口输出电压不会突变，从而减小了控制切换过程的电压、电流畸变和调节时间。通过相位初值的给定，避免了在存在多台变流装置的供电系统中，非同步切换下变流装置之间的环流。
[0015]此外，将变流装置的输出参考电压从第一控制电压过渡到了在离网控制模式下稳态运行时的额定电压，避免了切换暂态下控制量发生较大波动，降低了切换过程的电压、电流畸变和调节时间。
[0016]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述基于所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数生成所述第二控制电压包括：所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数经过电流环和电压环后生成中间电压；将所述变流装置的输出参考电压与所述中间电压相加生成第二控制电压。
[0017]具体地，将变流装置的输出参考电压和变流装置输出的交流电的电压作为电压环
的输入，将电压环的输出电流和变流装置输出的交流电的电流作为电流环的输入，电流环的输出电压是上述方案中的中间电压，将变流装置的输出参考电压作为前馈量与中间电压叠加确定控制电压。
[0018]上述方案中，变流装置的输出参考电压作为前馈量叠加在了电流环的输出电压上，避免了离网控制模式启用后，使用的PI控制器滞后效应导致控制电压无法实现平滑过渡，确保了控制切换过程瞬间变流装置输出的交流电的电压不会发生突变。
[0019]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法还包括，将所述变流装置的输出参考电压以设定步长逐步设置为额定电压，所述额定电压是所述变流装置在所述离网控制状态下稳定运行时的输出电压。
[0020]通过设定步长，可以控制切换过程中电压变化幅度，避免产生电压突变。
[0021]结合第一方面，在第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流装置，其特征在于，所述变流装置包括：控制器、功率变换电路；所述功率变换电路的第一端与所述控制器的输出端相连，所述功率变换电路的第二端用于与所述储能系统相连，所述功率变换电路的第三端用于与所述交流电网相连；所述控制器用于接收电网调度信息，所述电网调度信息用于指示所述变流装置由所述并网控制模式切换为所述离网控制模式，其中所述并网控制模式为，控制所述变流装置将储能系统输出的直流电变换为交流电并接入交流电网；所述离网控制模式为，控制所述变流装置将所述储能系统输出的直流电变换为交流电并为本地负载供电，且所述变流装置输出的交流电不接入交流电网；所述控制器还用于获取所述变流装置在第一时刻输出电压，所述第一时刻为所述变流装置将所述并网控制模式切换为所述离网控制模式的切换处理的时刻，或者，所述第一时刻时所述电网调度信息的接收时刻，且所述变流装置在第一时刻输出电压与所述变流装置在离网控制模式下的输出电压在预设时间内的差值小于设定阈值；所述控制器还用于基于所述变流装置在第一时刻输出电压，确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压；所述功率变换电路用于基于所述变流装置在离网控制模式下的输出电压将所述储能系统输出的直流电变换为交流电并为本地负载供电。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基于所述变流装置在第一时刻输出电压，确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压，包括：所述控制器根据第一控制电压设置所述变流装置的输出参考电压，所述第一控制电压为所述第一时刻所述变流装置的控制电压，所述控制电压用于控制所述变流装置的输出电压；所述控制器获取反馈参数，所述反馈参数包括所述变流装置输出的交流电的电压和电流；所述控制器基于所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数确定所述第二控制电压；所述控制器基于所述第二控制电压确定所述变流装置在离网控制模式下的输出电压。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述基于所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数生成所述第二控制电压包括：所述控制器将所述变流装置的输出参考电压和所述反馈参数输入电流环和电压环后生成中间电压；所述控制器将所述变流装置的输出参考电压与所述中间电压相加生成第二控制电压。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于，将所述变流装置的输出参考电压以设定步长逐步设置为额定电压，所述额定电压是所述变流装置在所述离网控制状态下稳定运行时的输出电压。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述变流装置还包括：检测模块，所述检测模块用于检测所述交流电网是否发生失电；若所述检测模块检测出所述交流电网发生失电，则向控制器发送电网故障信息，所述电网故障信息用于指示所述交流电网发生失电并指示所述变流装置由所述并网控制模式切换为所述离网控制模式。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，若所述检测模块检测出所述交流电网发生失电，则向中央处理器发送所述电网故障信息；所述中央处理器基于所述电网故障信息指示其他接入所述交流电网的变流装置切换控制模式。7.一种并离网切换控制方法，应用于变流装置中，其特征在于，所述方法包括：接收电网调度信息，所述电网调度信息用于指示所述变流装置由所述并网控制模式切换为所述离网控制模式，其中所述并网控制模式为控制所述变流装...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晋伟，檀添，王硕，辛凯，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：