一种储能变流器的模型验证方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及储能变流器技术领域，具体涉及一种储能变流器的模型验证方法。
【背景技术】
[0002] 常见储能系统的结构包括储能元件部分、变流器部分（DC/DC、DC/AC)及控制系统 三个部分。储能变流器的充/放电性能、并/离网性能等是衡量其控制能力的主要指标。国 外针对储能变流器性能尚无通用的技术标准，现有IEC标准仅针对储能用电池的技术要求 及测试模式作出规定，我国于2011年颁布的能源行业标准NB/T 31016,针对电池储能功率 控制系统提出了技术条件，包括恒压充电、恒流充电、恒流限压充电能力等。
[0003] 传统储能变流主要以并网运行为主，随着分布式发电及微电网技术发展，要求储 能变流器具备离网运行模式，因此储能变流器的控制策略主要包括直流侧控制、并网控制、 离网V/F控制、充/放电切换、并/离网切换等。储能变流器并网模式为P/Q功率解耦控 制，充电模式可分为恒流及恒压控制，储能变流器模型以控制策略为依据，但由于储能变流 器的控制较复杂，实现功能多样，模型是否能够准备反映储能变流器的实际性能无法考证， 针对储能变流器模型验证的方法尚无规范性文件。
[0004] 目前，在新能源发电模型验证方面，国内外仅限风电及光伏发电的模型验证方法 研究，模型验证以低电压穿越性能为主要对象，针对储能变流器控制能力的模型验证技术 亟需解决。
[0005] 现有储能变流器建模方法未结合实测数据开展模型验证相关技术研究，储能变流 器的模型准确性无法评估。本发明针对现有技术的不足，提供一种储能变流器的模型验证 方法，充分考虑储能变流器控制性能考核指标，建立储能变流器并网与充/放电控制功能 模型，并将模型仿真结果与实际测试结果进行分区间的暂/稳态误差分析，通过误差比对 结果修订模型，从并网P/Q控制、离网V/F控制、并/离网切换以及并网低电压穿越等方面 分析模型准确性，提高模型精度并进一步用于含储能逆变器的发电系统并网性能评估。
【发明内容】
[0006] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种储能变流器的模型验证方法。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] 所述方法包括：
[0009] 步骤1 :依据储能变流器的控制策略建立储能变流器模型；
[0010] 步骤2 :对所述储能变流器开展实验室型式试验，得到所述储能变流器的实际测 试数据；
[0011] 步骤3 :对所述储能变流器模型进行仿真分析，得到储能变流器模型的仿真数据； 所述仿真分析为与所述实验室型式试验的项目相匹配的仿真分析；
[0012] 步骤4 :对所述仿真数据和实际测试数据进行区间划分；
[0013] 步骤5 :计算各区间内仿真数据与实际测试数据的试验数据误差，依据所述试验 数据误差和误差阈值对所述储能变流器模型进行验证。
[0014] 优选的，所述步骤2中实验室型式试验包括低电压穿越检测、充/放电切换检测和 并/离网控制检测；
[0015] 优选的，所述低电压穿越检测包括：
[0016] 步骤211 :设定电网故障类型，以及电网电压跌落点和电压跌落时间；所述电网电 压跌落点的数目至少为5;
[0017] 步骤212 :采用无源电抗器模拟电网电压跌落；
[0018] 步骤213 :采集储能变流器中直流母线电压、直流母线电流、三相交流电压和三相 交流电流，采样频率至少为IOkHz ;
[0019] 优选的，所述充/放电切换检测包括：
[0020] 步骤221 :储能变流器按照额定充电功率运行至少3分钟后，将储能变流器从所述 额定充电功率的90%切换到额定放电功率的90%，并记录储能变流器直流侧完成电流切 换的时间t 11;
[0021] 步骤222 :所述储能变流器按照所述额定放电功率运行至少3分钟后，将储能变流 器从所述额定放电功率的90%切换到额定充电功率的90%，并记录储能变流器直流侧完 成电流切换的时间t 12;
[0022] 步骤223 :依据所述时间tn和时间t 12计算储能变流器的平均充/放电切换时间 心为：
[0024] 优选的，所述并/离网控制检测包括：
[0025] 步骤231 :设定储能变流器中负荷功率为储能变流器额定功率的100%，以及储能 变流器的初始工作模式为并网运行模式；
[0026] 步骤232 :当所述储能变流器在所述并网运行模式下稳定运行后，向其发送离网 运行指令，检测储能变流器是否切换到离网运行模式；
[0027] 步骤233 :当所述储能变流器在所述离网运行模式下稳定运行后，向其发送并网 运行指令，储能变流器是否切换到并网运行模式；
[0028] 优选的，步骤3中仿真分析包括低电压穿越仿真、充/放电切换仿真和并/离网控 制仿真；
[0029] 所述低电压穿越仿真的仿真参数值依据低电压穿越检测的检测工况设定；
[0030] 所述充/放电切换仿真的仿真参数值依据充/放电切换检测的检测工况设定；
[0031] 所述并/离网控制仿真的仿真参数值依据并/离网控制检测的检测工况设定；
[0032] 优选的，所述步骤4中对仿真数据和实际测试数据进行区间划分包括：
[0033] 步骤4-1 :对所述实际测试数据和仿真数据进行同步性处理；
[0034] 步骤4-2 :将储能变流器的输出波形均划分为故障/切换前区间、故障/切换中区 间和故障/切换后区间；所述故障/切换前区间、故障/切换中区间和故障/切换后区间均 包括暂态子区间和稳态子区间；
[0035] 优选的，所述步骤5中计算各区间的试验数据误差包括均值误差F和最大误差 F，；
[0036] 所述均值误差F的计算公式为：
[0040] 其中，Ktegin为实际测试数据xM(i)及仿真数据知⑴的开始时间，KEnd为实际测试 数据xM(i)及仿真数据xs(i)的结束时间，i为实际测试数据及仿真数据的序号。
[0041] 与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0042] 本发明提供的一种储能变流器的模型验证方法，可以在包含有储能变流器的分布 式或微电网模型中开展应用，解决当前储能变流器模型不准确的问题，实现并网规模化新 能源发电和低电压穿越等性能评价，满足含储能变流器的新能源发电性能评价需求。
【附图说明】
[0043] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0044] 图1 :本发明实施例中一种储能变流器的模型验证方法流程图；
[0045] 图2 :本发明实施例中储能变流器并网P/Q控制模型示意图；
[0046] 图3 :本发明实施例中储能变流器离网V/F控制模型示意图；
[0047] 图4 :本发明实施例中储能变流器充/放电切换模型示意图；
[0048] 图5 :本发明实施例中低电压穿越暂态区间划分示意图；
[0049] 图6 :本发明实施例中充/放电暂态区间划分示意图；
[0050] 图7 :本发明实施例中充/放电检测回路示意图；
[0051] 图8 :本发明实施例中并/离网检测回路示意图。
【具体实施方式】
[0052] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0053] 本发明提供的一种储能变流器的模型验证方法，充分考虑储能变流器控制性能考 核指标，建立储能变流器模型，并将该模型的仿真结果与实际测试结果进行分区的暂/稳 态误差分析，通过误差比对结果修订模型，从并网P/Q控制、离网V/F控制、并/离网切换以 及并网低电压穿越等方面分析储能变流器模型准确性，提高储能变流器模型精度并进一步 用于含储能逆变器的发电系统并网性能评估。
[0054] 本发明中储能变流器的模型验证方法的实施例如图1所示，具体步骤为：
[0055]1、依据储能变流器的控制策略构建储能变流器模型。
[0056] 本实施例中储能变流器模型的控制策略具备并网P/Q控制、低电压穿越控制、离 网V/F控制、并/离网切换、充/放电控制和切换等功能。本实施例中储能变流器模型的功 能模型包括：
[0057] (1)并网P/Q控制模型
[0058] 储能变流器并网P/Q控制模型如图2所示：
[0059] 当储能变流器交流侧电压标幺值叫在（0,0. 9]电压区间内，其工作在低电压穿越 模式，本实施例中包括无功电流和交流电压的计算公式可以采用《GB/T19964-2012光伏发 电站接入电力系统技术规定》中记载的关于获取无功电流参考值涉及到的计算公式，按照 低电压穿越计算公式得到有功电流i draf及无功电流参考值i qraf。当储能变流器交流侧电压 标幺值Ut大于0. 9时，储能变流器工作在正常并网运行模式，其交流侧有功功率参考值P 与实测值P之间的误差信号，以及无功功率参考值Qraf与实测值Q之间的误差信号分别接 入功率控制模块，输出有功电流i draf及无功电流的参考值i qraf。有功电流/无功电流的实 测值/参考值输入电流控制模块，输出调制信号，经过dq/abc转换为成三相调制信号，与载 波比较，得到SPffM开关信号，实现并网P/Q控制。
[0060] (2)离网V/F控制模型
[0061] 储能变流器离网V/F控制模型如图3所示：
[0062] 储能变流器在恒压恒频工作状态下，离网V/F双环控制能够提供电压和频率支 撑，通过频率指令f经过比例、积分变换得到三相电压参考值的相角信息，通过电压指令U 与电网电压有效值U nns的误差信号，经过PI控制器，得到三相电压参考值的幅值信息，经过 三相电压参考值计算模块，得到交流三相电压参考值，与交流电压瞬时值之间的差值，经过 PI控制器，得到三相调制信号，与载波比较得到SPffM开关信号，实现离网V/F控制。
[0063] (3)充/放电控制及切换模型
[0064] 储能变流器充/放电控制及切换模型如图4所示：
[0065] 充/放电控制采用恒流和恒压控制模式，对充电电流或充电电压进行闭环控制。 充/放电切换控制通常以储能变流器的DC/DC侧直流电压V b、荷电状态S0C、工作时间HR等 作为输入，通过比较器形成开关控制函数s (y)，开关控制函数为0、1、2分别对应PffM调制的 档位连接，其中0为接地模式即不工作，1为充电控制模式，2为放电控制模式，根据开关控 制函数，判断是否进入切换程序。
[0066] (4)并/离网切换模型
[0067] 并/离网切换控制根据并网电压是否异常判断是否进行并/离网切换，若并