【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，尤其是一种储能系统控制方法。
技术介绍
1、储能变流器具有网侧单位功率因数、网侧电流谐波含量低、输出功率可调节等诸多优点，在多种场合得到了广泛应用。然而，当储能变流器的输出功率发生较大波动时，即负载发生大幅度切换时，为了保证系统输入和输出侧功率平衡，直流母线会输出相应的补偿功率，此时母线电压会发生较大程度的波动。现有的直流母线电压控制方案大多采用pi控制，但是pi控制存在一定的滞后性，负载发生大幅度切换时直流母线电压控制环路无法快速发挥调节作用，母线电压会不断偏离给定值，发生较大的波动，进一步影响开关管、电容的使用寿命、触发平台的保护阈值等，严重影响储能变流器的稳定运行。
2、目前主流方式是在pi控制方案的基础上引入负载电流前馈方案提高直流母线电压的动态响应速度。但是该方案需要引入额外的负载电流传感器，进一步增加了系统的成本和硬件的复杂性。有学者采用纹波电压前馈方案，提高变流器直流母线的动态性能，但是该方案需要引入额外的纹波电压检测电路，无法适用于电路结构已经确定的系统。随着控制理论的发展，预测控制、自抗扰控制等先进的非线性控制策略开始被应用于储能变流器中，以加快直流母线电压的动态响应速度，但是非线性控制方案往往存在算法复杂、分析和设计难度大、调试和优化困难等缺点，在工程实际应用中面临很多挑战。为了进一步加快直流母线电压的动态响应速度，保证储能变流器安全可靠的运行，有必要对直流母线电压快速控制策略展开进一步研究，以优化直流母线动态性能，提高系统运行的稳定性。
技术实
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种储能系统控制方法，无需引入额外的负载电流传感器或检测电路，在负载切换过程中可以实现直流电压的快速控制，提高网侧电流波形质量。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种储能系统控制方法，包括以下步骤：
4、s1、储能变流器采用电压电流双闭环控制，对储能变流器的电网电压us、电网电流is、直流母线电压udc进行采样，得到电路控制环节所需变量的参数，用于控制算法的实现；
5、s2、直流母线电压采样量udc经过togi-pll纹波幅值提取单元之后得到母线电压纹波分量δudc和直流母线电压纹波幅值δudcmax；
6、s3、将母线电压纹波分量δudc引入控制环路中，得到不含直流母线电压纹波分量δudc的直流母线电压udcd，以抵消固有直流母线电压纹波分量δudc对电网电流波形质量产生的影响，将直流母线电压参考值udcr和udcd进行比较后送入pi调节器进行调节，得到直流母线电压外环的输出结果ipi；
7、s4、通过直流母线电压二次纹波幅值δudcmax进一步估算电网电流稳态幅值，将由直流母线电压二次纹波幅值δudcmax估算得出的电网电流稳态幅值is作为输出电流前馈iff引入直流母线电压的控制环路，与直流母线电压外环的输出结果ipi共同作为网侧电流幅值给定值isr；
8、s5、电网电压采样量us经过锁相环之后得到电网电压相位cosωt，电网电流幅值给定isr与电网电压相位cosωt相乘得到电网电流给定值isr，电网电流给定值isr与电网电流采样值is比较之后送入电流内环控制器，经过电流内环控制环路的调节作用后生成调制波，最后通过spwm调制生成开关管的驱动信号。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：储能系统中储能变流器采用的拓扑结构为单相电压型全桥变流器，后级带等效可控负载，包括llc谐振变流器和动力电池；
10、储能变流器电路拓扑结构中网侧输入电压ug经过网侧滤波电感l之后，通过由四个igbt开关管q1～q4及反并联二极管d1～d4构成的全桥整流电路，将交流电压转换成直流电压，最后与母线电容cbus及后级可控等效负载并联；其中后级可控等效负载由llc谐振变流器和电池组成，llc谐振变流器由四个高压mosfet开关管q5～q8、四个低压mosfet开关管q9～q12、变压器t、谐振电感lr和谐振电容cr组成，llc谐振变流器低压侧输出端接电池负载。
11、本专利技术技术方案的进一步改进在于：s2中，储能变流器正常带载运行时，直流母线电压采样量udc由直流偏置udcd和纹波分量δudc两部分组成，直流母线电压采样量udc表达式为：
12、udc＝udcd+δudc
13、母线纹波电压δudc的表达式为：
14、
15、其中us表示电网电压峰值，is表示电网电流峰值，udc表示直流母线电压平均值，cbus表示直流母线电容，ω表示基波角频率。
16、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述togi-pll纹波幅值提取单元由基于三阶广义积分器的锁相环单元组成，直流母线电压udc经过三阶广义积分器togi之后得到正交的纹波分量uα和uβ，其中uα表示直流母线电压纹波分量δudc，正交的纹波分量uα和uβ对直流母线输入电压udc的传递函数表示为：
17、
18、
19、其中，uα(s)、uβ(s)、udc(s)分别为uα、uβ、udc进行拉普拉斯变换之后的形式，s表示拉普拉斯算子，k为三阶广义积分器调节系数，ωt为togi提取信号的中心角频率，取值为母线电压纹波分量的角频率2ω；
20、将直流母线电压udc通过togi得到的正交纹波分量uα和uβ转换到dq坐标系中，得到dq坐标系下对应的电压矢量ud和uq，对应坐标变换表达式如下所示：
21、
22、其中，u表示输入电压幅值，θ为锁相环输出相位，ω为dq坐标系的旋转角速度；采用pi控制器控制uq分量为0，当uq＝0时，dq坐标系和输入电压矢量保持同步，锁相环实现准确锁相，d轴分量的绝对值为母线纹波电压幅值δudcmax。
23、本专利技术技术方案的进一步改进在于：s3中pi调节器的表达式为：
24、
25、其中，kp为pi调节器的比例系数，ki为pi调节器的积分系数，s为拉普拉斯算子。
26、本专利技术技术方案的进一步改进在于：s3中所述直流母线纹波分量δudc对电网电流波形质量产生影响在于，当直流母线电压采样值udc中固有的纹波分量δudc参与控制环路的运算时，pi调节器为线性环节，无法对纹波分量δudc进行抑制，直流母线电压外环的输出结果ipi中会出现纹波分量，ipi中的纹波分量进一步耦合到电网电流中，影响电网电流的波形质量，通过提取和消除纹波分量δudc能够减小电网电流波形中的谐波含量。
27、本专利技术技术方案的进一步改进在于：s4中，通过直流母线电压二次纹波幅值δudcmax进一步估算电网电流稳态幅值is，表达式为：
28、
29、其中，us表示电网电压峰值，is表示电网电流峰值，udc表示直流母线电压平均值，cbus表示直流母线电容，ω表示基波角频率。
30、由于采用了上述技术方案，本专利技术取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种储能系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的储能系统控制方法，其特征在于：储能系统中储能变流器采用的拓扑结构为单相电压型全桥变流器，后级带等效可控负载，包括LLC谐振变流器和动力电池；
3.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：S2中，储能变流器正常带载运行时，直流母线电压采样量udc由直流偏置udcd和纹波分量Δudc两部分组成，直流母线电压采样量udc表达式为：
4.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：所述TOGI-PLL纹波幅值提取单元由基于三阶广义积分器的锁相环单元组成，直流母线电压udc经过三阶广义积分器TOGI之后得到正交的纹波分量uα和uβ，其中uα表示直流母线电压纹波分量Δudc，正交的纹波分量uα和uβ对直流母线输入电压udc的传递函数表示为：
5.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：S3中PI调节器的表达式为：
6.根据权利要求5所述的储能系统控制方法，其特征在于：S3中所述直流母线纹波分量Δudc对电网电流波形质量产生影响在于
7.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：S4中，通过直流母线电压二次纹波幅值Δudcmax进一步估算电网电流稳态幅值Is，表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种储能系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的储能系统控制方法，其特征在于：储能系统中储能变流器采用的拓扑结构为单相电压型全桥变流器，后级带等效可控负载，包括llc谐振变流器和动力电池；
3.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：s2中，储能变流器正常带载运行时，直流母线电压采样量udc由直流偏置udcd和纹波分量δudc两部分组成，直流母线电压采样量udc表达式为：
4.根据权利要求2所述的储能系统控制方法，其特征在于：所述togi-pll纹波幅值提取单元由基于三阶广义积分器的锁相环单元组成，直流母线电压udc经过三阶广义积分器togi之后得到正交的纹波分量uα和uβ，其中uα表示直流母线电压纹波分量δudc，正交的纹波分量uα和uβ对直流母...
【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，李景爽，李文奇，徐涛，覃肖泉，潘思良，
申请(专利权)人：中科电能广西新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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