一种储能逆变器电压源化运行时的限流控制方法与流程

本发明涉及一种储能逆变器电压源化运行时的限流控制方法，属于储能电压源化逆变器的控制。

背景技术：

1、随着能源转型和智能电网技术的不断深入，新能源渗透率上升引起的问题不容忽视。同时，新能源具有随机性、波动性、间歇性的特点，这些特性就需要储能技术的支撑。

2、近些年来，随着节能减排、环境保护等需求的推进，国家电网开始提倡构建以新能源为主体的新型电力系统，这表明以新能源为发电主体的分布式发电系统占比将逐年递增。因此，逆变器的稳定运行便对整个系统的稳定运行至关重要。

3、当负荷侧常投切大功率负载，易导致线路上电流波动显著。其线路电流波动将直接影响储能电压源化逆变器的正常运行工况。储能逆变器通常被视为带内阻的电压源，其输出电流、输出功率受到负载影响。当突增大功率负载时，暂态过程中，逆变器需输出的电流突增，其暂态冲击电流容易对逆变器中的开关器件造成损伤，影响稳态工况下逆变器的正常运行。

4、若未设置保护措施，一旦进入过载工况，逆变器会持续长时间以最大功率、最大电流输出，且无法恢复进入稳态运行工况，长时间工作在非额定工况，容易导致逆变器开关器件被击穿，失去逆变、整流能力。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中逆变器过载时导致的过流现象易对逆变器造成不利影响，本发明提出了一种储能逆变器电压源化运行时的限流控制技术，在针对过载情况下对电流指令值分别进行限幅，保障暂态过程中无功功率的波动裕度，仍然提供一定的电压支撑能力，同时使系统仅在暂态下输出最大电流，当其恢复稳态时，输出额定电流、额定功率，稳定工作在额定工况，保障逆变器的使用寿命。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种储能逆变器电压源化运行时的限流控制方法，包括以下步骤：

4、获取储能逆变器的额定电压和额定电流，并基于额定电流设定储能逆变器所能承担的最大电流；

5、当储能逆变器电压源化运行时的负载增加时，在电流环引入电流限幅器，在dq坐标系下分别对d、q轴电流指令值进行限幅，根据储能逆变器所能承担的最大电流设定限幅幅值，以及d、q轴电流指令值幅值；

6、引入锁相环pll环节，采集配电网母线电压，通过dq变换与pi控制器跟踪配电网母线q轴电压，当配电网母线q轴电压为0时，计算此时配电网母线频率与相角；

7、根据储能逆变器电压源化时下垂有功功率-频率关系计算得到储能逆变器实际输出频率和相角；

8、投入相角切换环节，当储能逆变器实际输出电流未触发电流限幅器时，令储能逆变器输出的频率与相角保持实际输出频率和相角，当储能逆变器实际输出电流触发电流限幅器时，将储能逆变器输出的频率与相角切换为配电网母线q轴电压为0时的配电网母线频率与相角；

9、当触发电流限幅器后，再次计算并判断此时储能逆变器输出频率是否恢复至设定的阈值内，若恢复则将此时逆变器输出的频率与相角切换回储能逆变器实际输出频率和相角。

10、作为优选实施方式，所述储能逆变器所能承担的最大电流设定为额定电流的1.1倍。

11、作为优选实施方式，所述根据储能逆变器所能承担的最大电流设定限幅幅值，以及d、q轴电流指令值幅值具体为：

12、限幅幅值设定为与储能逆变器所能承担的最大电流相等；

13、d轴电流指令值幅值设定为irefdmax＝0.95*im，q轴电流指令幅值设定为

14、具体d、q轴电流限幅设定如下：

15、

16、当iref_q>0时，q轴电流指令幅值设定如下：

17、

18、当iref_q<0时，q轴电流指令幅值设定如下：

19、

20、其中，im为储能逆变器所能承担的最大电流，为限流后逆变器d轴、q轴电流指令值；iref_d、iref_q为逆变器实际电压环输出的电流指令值。

21、作为优选实施方式，在所述再次计算并判断此时储能逆变器输出频率是否恢复至设定的阈值内步骤中，所述设定的阈值具体为50hz±0.2hz。

22、另一方面，本发明还提供一种储能逆变器电压源化运行时的限流控制系统，包括：

23、初始参数模块，用于获取储能逆变器的额定电压和额定电流，并基于额定电流设定储能逆变器所能承担的最大电流；

24、电流限幅器引入模块，用于在储能逆变器电压源化运行时的负载增加时，在电流环引入电流限幅器，在dq坐标系下分别对d、q轴电流指令值进行限幅，根据储能逆变器所能承担的最大电流设定限幅幅值，以及d、q轴电流指令值幅值；

25、配电网母线频率与相角计算模块，用于引入锁相环pll环节，采集配电网母线电压，通过dq变换与pi控制器跟踪配电网母线q轴电压，当配电网母线q轴电压为0时，计算此时配电网母线频率与相角；

26、逆变器实际输出频率和相角计算模块，根据储能逆变器电压源化时下垂有功功率-频率关系计算得到储能逆变器实际输出频率和相角；

27、相角切换模块，投入相角切换环节，当储能逆变器实际输出电流未触发电流限幅器时，令储能逆变器输出的频率与相角保持实际输出频率和相角，当储能逆变器实际输出电流触发电流限幅器时，将储能逆变器输出的频率与相角切换为配电网母线q轴电压为0时的配电网母线频率与相角；

28、相角恢复模块，用于在触发电流限幅器后，再次计算并判断此时储能逆变器输出频率是否恢复至设定的阈值内，若恢复则将此时逆变器输出的频率与相角切换回储能逆变器实际输出频率和相角。

29、作为优选实施方式，所述储能逆变器所能承担的最大电流设定为额定电流的1.1倍。

30、作为优选实施方式，所述电流限幅器引入模块中，根据储能逆变器所能承担的最大电流设定限幅幅值，以及d、q轴电流指令值幅值具体为：

31、限幅幅值设定为与储能逆变器所能承担的最大电流相等；

32、d轴电流指令值幅值设定为irefdmax＝0.95*im，q轴电流指令幅值设定为

33、具体d、q轴电流限幅设定如下：

34、

35、当iref_q>0时，q轴电流指令幅值设定如下：

36、

37、当iref_q<0时，q轴电流指令幅值设定如下：

38、

39、其中，im为储能逆变器所能承担的最大电流，为限流后逆变器d轴、q轴电流指令值；iref_d、iref_q为逆变器实际电压环输出的电流指令值。

40、作为优选实施方式，在相角恢复模块中，所述设定的阈值具体为50hz±0.2hz。

41、再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的储能逆变器电压源化运行时的限流控制方法。

42、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的储能逆变器电压源化运行时的限流控制方法。

43、本发明具有如下有益效果：

44、本发明根据过载情况下对电流指令值d、q轴分量分别进行限幅，保障无功电流的维持在一定波动范围，以保证暂态过程中无功功率的波动裕度，仍提供一定的电压支撑能力，有效提高了储能电压源化逆变器的使用寿命，并保证了不同负载波动下系统的稳定性。同时，通过投入相角切换模块，在暂态过流状态下逆变器输出的相角与配电网母线处电压相角相同；进入稳态后，再次采用原下垂p-f关系中的相角，通过采用该切换模块，使系统仅在暂态下输出最大电流，当其恢复稳态时，即逆变器输出频率在阈值范围内，逆变器输出额定电流、额定功率，稳定工作在额定工况，来改善暂态过流的现象，有效提高了储能电压源化逆变器的使用寿命，并保证了不同负载波动下系统的稳定性。