一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法技术

一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，可在并网

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子技术和储能
，具体涉及一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法
。

技术介绍

[0002]随着风光可再生能源的快速发展，风光发电功率的不确定性给电力生产与消费实时平衡带来了巨大的挑战，促使储能的需求向规模化和大容量化方向快速发展
。
[0003]高压链式储能变流器具有高效
、
可靠
、
模块化等优点，广泛应用于高压电机驱动及大功率无功功率补偿等领域
。
将储能电池组并入链式变换器的直流电容上，形成高压直挂链式储能变流器
(PowerConverterSystem
，
PCS)
，可以直接实现对巨量电池的“分割管控”，避免电池环流，解决安全性问题，大幅降低电池管理系统
(BatteryManagementSystem
，
BMS)
的复杂性，缩短电池组间均流路径，同时可以省去变压器，有效提升系统的效率，降低成本
。
[0004]高压链式级联电池储能系统又因应用场景不同划分为交流型高压链式级联储能和直流型高压链式级联储能
。
申请人的在先专利申请
CN202211144163.8
公开了一种高压直流级联储能系统及控制保护方法
。
这种基于
DC/DC
功率模块串联的直流型高压链式储能系统，具备系统拓扑简单
、
>滤波环节占比小
、
容量易于扩展等显著特点，其拓扑结构如附图1所示
。
[0005]高压直流链式储能系统的功率阀体由
n
个
DC/DC
功率模块组成，
DC/DC
功率模块一侧直流端口串联，经过限流电感后接入高压直流，另一侧直流端口各自接入电池簇，实现低压电池到高压直流的变换
。
[0006]高压直流链式储能变流器作为电力电子换流设备，可应用于电网系统的多种场景中
。
现有技术一般将储能变流器应用于并网或离网的其中一种场景中，其中并网模式可实现蓄电池的充电和放电功能，离网模式可实现将储能变流器作为离网电源向负载供电
。
[0007]中国专利
CN106410932A
公开了一种适用于中压直流配电网的链式电池储能变流器及控制方法
。
其控制方法根据前馈控制调制信号
、
电感电流控制输出调制信号和储能装置的均衡控制输出调制信号的叠加信号对相应的
DC/DC
装置进行控制，实现变流器在并网模式和离网模式下的控制，进而保证了变流器的可靠运行
。
其技术缺点在于：
1)
该专利技术只适用于并网和离网运行模式，应用场景较单一；
2)
该专利技术并网运行电流环控制使用单
PI
调节算法，控制响应较慢
。
[0008]中国专利
CN111162547A
公开了一种储能多场景应用切换控制方法
。
基于目前储能接入电网的多个应用场景的控制策略，结合实际电网需求分析，提出多场景应用切换控制方法，旨在通过储能接入并对其进行契合不同电网的适应性改造达到充分满足不同电网需求的目的
。
其技术缺点在于该技术储能系统多场景应用为系统电网功率调度等方面的控制策略，并没有对储能变流器本体电力电子设备的控制算法进行设计
。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法
。
应用于并网
、
离网
、
多端直流输电系统协调控制
(
电压裕度控制
)、
无电池整机测试等多个模式场景，并可进行场景应用模式的选择切换
。
[0010]本专利技术采用如下的技术方案
。
[0011]一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，所述方法包括：
[0012]高压直流链式储能变流器系统接到运行指令并处于运行状态下，首先判断系统模式设置是否为并网模式；
[0013]当为非并网模式时，再判断是否为离网模式，属于离网模式时，则执行离网模式控制算法；不属于离网模式时，进一步判断是否属于电压裕度控制模式，是则执行电压裕度控制模式控制算法，否则输出模式设置错误报警；
[0014]当为并网模式时，再判断是否属于测试模式，是则执行测试模式控制算法；否则进一步判断电压裕度控制功能使能是否有效，使能有效且电网直流电压超限时，则将并网模式转换为电压裕度控制模式；使能有效但电网直流电压不超限或使能无效时，执行并网模式控制算法
。
[0015]优选地，并网模式下执行的并网模式控制算法包括：
[0016]由储能变流器功率设定值
Pset
，计算输出并网电流设定终值
Iset_f
；
[0017]将输出并网电流设定终值
Iset_f
，作为电流无差拍控制的输入，计算输出并网系统调制波
Vref_B
；
[0018]由输出的并网系统调制波
Vref_B
，经过载波移相控制算法，输出各功率模块
PWM
信号，送至各功率模块控制器，控制各功率模块输出
。
[0019]优选地，所述并网电流设定终值
Iset_f
按以下方式计算：
[0020]由储能变流器功率设定值
Pset
及储能变流器输出直流电压采样值
Udc
，计算并网电流设定基础值
Iset
＝
Pset/Udc
；其次对并网电流设定基础值与储能变流器输出直流电流采样值的差值，即
Iset
‑
Idc
，进行
PI
调节，输出并网电流设定调整值
Iset_delta
；再次计算并网电流设定终值
Iset_f
＝
Iset+Iset_delta。
[0021]优选地，所述输出并网系统调制波
Vref_B
按照以下方式计算：
[0022][0023]式中，
Vref_B
为计算输出并网系统调制波；
L
为储能变流器并网电感值；
Ts
为控制软件采样时间；
Kdb
为无差拍系数设定值；
n
为储能变流器级联功率模块的数量，
Udc
为电网直流电压采样值，
Idc
为储能变流器输出直流电流采样值，
Ubat
为功率模块输入蓄电池电压值
。
[0024]优选地，离网模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于，所述方法包括：高压直流链式储能变流器系统接到运行指令并处于运行状态下，首先判断系统模式设置是否为并网模式；当为非并网模式时，再判断是否为离网模式，属于离网模式时，则执行离网模式控制算法；不属于离网模式时，进一步判断是否属于电压裕度控制模式，是则执行电压裕度控制模式控制算法，否则输出模式设置错误报警；当为并网模式时，再判断是否属于测试模式，是则执行测试模式控制算法；否则进一步判断电压裕度控制功能使能是否有效，使能有效且电网直流电压超限时，则将并网模式转换为电压裕度控制模式；使能有效但电网直流电压不超限或使能无效时，执行并网模式控制算法
。2.
根据权利要求1所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：并网模式下执行的并网模式控制算法包括：由储能变流器功率设定值
Pset
，计算输出并网电流设定终值
Iset_f
；将输出并网电流设定终值
Iset_f
，作为电流无差拍控制的输入，计算输出并网系统调制波
Vref_B
；由输出的并网系统调制波
Vref_B
，经过载波移相控制算法，输出各功率模块
PWM
信号，送至各功率模块控制器，控制各功率模块输出
。3.
根据权利要求2所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：所述并网电流设定终值
Iset_f
按以下方式计算：由储能变流器功率设定值
Pset
及储能变流器输出直流电压采样值
Udc
，计算并网电流设定基础值
Iset
＝
Pset/Udc
；其次对并网电流设定基础值与储能变流器输出直流电流采样值的差值，即
Iset
‑
Idc
，进行
PI
调节，输出并网电流设定调整值
Iset_delta
；再次计算并网电流设定终值
Iset_f
＝
Iset+Iset_delta。4.
根据权利要求2所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：所述并网系统调制波
Vref_B
按照以下方式计算：式中，
Vref_B
为计算输出并网系统调制波；
L
为储能变流器并网电感值；
Ts
为控制软件采样时间；
Kdb
为无差拍系数设定值；
n
为储能变流器级联功率模块的数量，
Udc
为电网直流电压采样值，
Idc
为储能变流器输出直流电流采样值，
Ubat
为功率模块输入蓄电池电压值
。5.
根据权利要求1所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：离网模式下执行的离网模式控制算法为：由储能变流器输出电压设定值
Uset
，加上离网电压调整值
Uset_delta
，计算输出离网电压设定终值
Uset_f
；；
将离网电压设定终值
Uset_f
，除以级联功率模块的数量
n
和模块电池电压
Ubat
的乘积，得到离网系统调制波
Vref_L
，即
Vref_L
＝
Uset_f/(n*Ubat)
；由输出的离网系统调制波
Vref_L
，经过载波移相控制算法，输出各功率模块
PWM
信号，由光纤传送至各功率模块控制器，控制各功率模块输出
。6.
根据权利要求5所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：所述离网电压调整值
Uset_delta
，是对储能变流器输出电压设定值和输出电压采样值的差值，即
Uset
‑
Udc
，进行
PI
调节后的输出结果；所述离网电压设定终值计算方式为：
Uset_f
＝
Uset+Uset_delta。7.
根据权利要求1所述的一种高压直流链式储能变流器多模式下控制方法，其特征在于：所述电压裕度控制模式，在多端直流输电系统中变流器并网运行情况下，选择此模式后，当电网电压满足阈值条件时，系统可由恒功率控制方式转换为恒电压控制方式，且输出电压设定值与输出电流间成线性关系
。8.
根据权利要求1或7所述的一种高压直流链式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，王一，于华龙，王继慷，梅红明，刘树，操丰梅，李思，赵波，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司保定四方三伊电气有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：