一种适用于多种运行工况的储能变流器控制方法与流程

本发明属于储能变流器控制，具体涉及到一种适用于多种运行工况的储能变流器控制方法。

背景技术：

0、技术背景

1、随着能源危机的加重，促进了太阳能、风能等可再生能源的发展，但是随着这些可再生能源的大规模接入，使得电网的安全性、稳定性以及电能质量受到了一定程度的影响。为了降低这些影响，利用蓄电池可以储存和释放能量的特性，引入了储能系统。

2、在可再生能源发电富集的区域电网中，蓄电池储能的容量越来越大，甚至达百兆瓦级，这些百兆瓦级电池储能参与可再生能源发电集群控制及系统调度运行，对破解可再生能源发电的送出和消纳瓶颈有重要意义。但是目前电网对储能系统的功能需求，除了降低可再生能源的大规模接入造成的影响外，还提出了许多新的功能要求，例如某些区域需要储能系统通过跟踪agc调度指令实现削峰填谷的功能，有的区域需要实现一次调频的功能等，并且由于这些大容量的储能系统接入的是电网的输电侧，所以一般都要求具备低电压穿越、高电压穿越等故障穿越的能力。

3、目前传统的储能系统虽然大都宣称可以实现这些功能，但是实现的方式主要还是通过上位机设置选择不同的功能，或者通过烧写不同版本的软件来实现，而全部的功能很难同时具备，导致这些功能之间缺乏交互以及自适应平滑过度，对于复杂的电网情况很难自动适应，对于储能系统的广泛应用十分不友好，所以为了一方面确保储能系统具备完善的功率控制功能，另一方面为了在利用这些功能相关性的基础上，实现多功能融合，协调平滑功率控制的特点，本发明引入了一种适用于多种运行工况的储能变流器控制方法，该方法针对不同工况下对储能变流器的功率控制需求，自动调整功率输出曲线，提高储能变流器对复杂应用场景的适应能力，使得储能变流器能适用于不同场合，自适应不同的工况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服传统储能变流器控制功能之间缺乏自适应平滑过渡的缺点而提出的一种适用于多种运行工况的储能变流器控制方法。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种适用于多种运行工况的储能变流器控制方法，使储能变流器能自适应多种运行工况，自动调整运行功率以协调agc调度、一次调频、惯性响应、低电压穿越、高电压穿越、频率适应性以及电池安全对功率的需求，将储能变流器的电压和电流进行正负序分离，并分别在正序有功电流环、正序无功电流环、负序有功电流环和负序无功电流环四个闭环上进行闭环功率控制，其控制方法包括以下步骤：

4、步骤(1)：储能变流器获取蓄电池荷电状态(soc)，根据蓄电池荷电状态(soc)得到储能变流器电流限值条件1：

5、当soc≥95％时只允许储能变流器放电，即以放电电流方向为电流正方向；

6、当soc＜5％时只允许储能变流器充电，即

7、步骤(2)：获取储能变流器最大允许工作电流，设置储能变流器电流限值条件2：即

8、步骤(3)：根据储能变流器正序有功电压矢量upd、正序无功电压矢量upq、负序有功电压矢量und、负序无功电压矢量unq和频率f，通过下述步骤获取各电流闭环的电流给定，包括正序有功电流给定正序无功电流给定负序有功电流给定和负序无功电流给定

9、步骤(3-1)：若正序有功电压矢量低于低电压穿越电压判断阈值ulvrt：

10、步骤(3-1-1)：若负序有功电压矢量和负序无功电压矢量不大于不对称跌落电压判断阈值，则判定储能变流器运行在电网电压对称跌落工况，得到该工况对应的电流给定：

11、正序有功电流给定：其中为agc有功指令；

12、正序无功电流给定：其中k1为比例系数，un为额定电压；

13、负序有功电流给定：

14、负序无功电流给定：

15、步骤(3-1-2)：若负序有功电压矢量和负序无功电压矢量大于不对称跌落电压判断阈值，则判定储能变流器运行在电网电压不对称跌落工况，得到该工况对应的电流给定：

16、正序有功电流给定：

17、正序无功电流给定：其中k2为比例系数；

18、负序有功电流给定：

19、负序无功电流给定：其中k3为比例系数；

20、步骤(3-2)：若正序有功电压矢量高于高电压穿越电压判断阈值uhvrt：

21、步骤(3-2-1)：若负序有功电压矢量和负序无功电压矢量不大于不对称升高电压判断阈值，则判定储能变流器运行在电网电压对称升高的工况，得到该工况对应的电流给定：

22、正序有功电流给定：

23、正序无功电流给定：其中k4为比例系数，un为额定电压；

24、负序有功电流给定：

25、负序无功电流给定：

26、步骤(3-2-2)：若负序有功电压矢量和负序无功电压矢量大于不对称升高电压判断阈值，则判定储能变流器运行在电网电压不对称升高的工况，得到该工况对应的电流给定；

27、正序有功电流给定：

28、正序无功电流给定：其中k5为比例系数；

29、负序有功电流给定：

30、负序无功电流给定：其中k6为比例系数；

31、步骤(3-3)：若正序有功电压矢量高于低电压穿越电压判断阈值ulvrt，且低于高电压穿越电压判断阈值uhvrt，

32、步骤(3-3-1)：若频率大于正常运行范围上限fh，则判定储能变流器运行在高频不允许放电工况，得到该工况对应的电流给定：

33、正序有功电流给定：

34、正序无功电流给定：其中为agc无功指令；

35、负序有功电流给定：

36、负序无功电流给定：

37、步骤(3-3-2)：若频率小于正常运行范围下限fl，则判定储能变流器运行在低频不允许充电工况，得到该工况对应的电流给定：

38、正序有功电流给定：

39、正序无功电流给定：

40、负序有功电流给定：

41、负序无功电流给定：

42、步骤(3-3-3)：若频率处于正常运行范围[fl,fh]，且频率变化率不大于频率变化率阈值[df/dt]max，则判定储能变流器可以响应一次调频，得到该工况对应的电流给定：

43、正序有功电流给定：其中k7为比例系数，fn为额定频率；

44、正序无功电流给定：

45、负序有功电流给定：

46、负序无功电流给定：

47、步骤(3-3-4)：若频率处于正常运行范围[fl,fh]，且频率变化率大于频率变化率阈值[df/dt]max，则判定储能变流器需要进行惯性响应，得到该工况对应的电流给定：

48、正序有功电流给定：其中k8为比例系数；

49、正序无功电流给定：

50、负序有功电流给定：

51、负序无功电流给定：

52、步骤(4)：将步骤(3)得到的电流给定与步骤(1)的电流限值条件1进行比较，得到最终的电流给定；

53、步骤(5)：基于各电流给定，分别控制正序有功电流环、正序无功电流环、负序有功电流环和负序无功电流环，得到闭环输出结果，再与正序有功电压矢量、正序无功电压矢量、负序有功电压矢量和负序无功电压矢量进行耦合计算，得到占空比，控制储能变流器功率。

54、本发明中储能变流器根据电压矢量、频率和soc的情况，自动调整输出功率，协调agc调度、一次调频、惯性响应、低电压穿越、高电压穿越、频率适应性以及电池安全对功率的功能要求，使得储能变流器在具备完善的功能情况下，能够根据实际工况特点，自动适应以最佳出力应对各种应用场景，能够平滑的在各种工况中过渡，具备较强的适应性。