提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法及系统与流程

本发明涉及电力电子，尤其涉及一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法及系统。

背景技术：

1、双有源全桥(dual active bridge,dab)直流变换器作为桥梁，可连接储能装置和直流微电网，从而保证微电网供电的可靠性。但dab在直流微电网中的大量应用，导致直流系统缺少惯性和阻尼。当直流系统中发生功率波动时，直流母线电压会因为系统缺少惯性和阻尼，导致自身稳定性变差。

2、针对这一问题，有学者提出了虚拟直流电机(vdcm)控制，将直流电机的电枢方程和机械转矩方程引入至变换器的控制策略之中，虽然vdcm控制给直流系统提供了额外的阻尼和惯性，但是控制参数的恒定导致vdcm控制缺少灵活性；在此基础上有学者提出了两参数自适应vdcm控制，实现了惯性、阻尼参数可以根据直流母线电压的变化状态实时调节，提高了vdcm控制的灵活性，抑制了直流母线电压在受到扰动时的波动量，同时提高了系统的动态响应速度，但是vdcm控制中有多个控制参数，除了惯性和阻尼这两个参数外，其余控制参数也可对直流母线电压的动态性能产生影响，因此两参数自适应vdcm控制的优越性有限。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：当直流系统中发生功率波动时，如何保持自身稳定性。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，包括：

5、将母线电压的给定值和实际值比较后得到误差信号，将所述误差信号通过电压pi调节器；

6、计算机械功率的误差值、实际机械功率、机械转矩；

7、将母线电压的变化过程划分为五类时间段；

8、根据时间段划分结果，进行三参数自适应vdcm控制。

9、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

10、所述计算机械功率的误差值、实际机械功率、机械转矩包括：误差信号通过电压pi调节器得到δi，δi与uref相乘得到机械功率的误差值δpm，δpm与给定机械功率pref相加得到实际机械功率pm，利用功率和转矩的关系得到机械转矩tm。

11、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

12、所述将母线电压的变化过程划分为五类时间段包括：

13、第一类为稳态阶段，直流母线电压跟踪给定输出，负载电阻突然减小后进入第二类母线电压跌落阶段，此时需要减小惯性、阻尼以及电枢电阻系数，减小电压的波动量，提高系统响应速度，加快电压的恢复过程；

14、第三类为母线电压向稳态值过渡阶段，此时需要增大惯性、阻尼以及电枢电阻系数，给系统提供足够的惯性和阻尼支撑；

15、第四类为母线电压偏离稳态值阶段，此时需要减小惯性、阻尼以及电枢电阻系数，在减小电压波动量的同时提高系统的响应速度；

16、第五类为电压重新向稳态值过渡阶段，此时需要增大惯性、阻尼以及电枢电阻系数，给系统提供足够的惯性和阻尼支撑。

17、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

18、所述进行三参数自适应vdcm控制包括：

19、系统惯性的控制策略表示为：

20、

21、其中j表示系统惯性，k表示母线电压变化阈值，δu表示母线电压的给定值与实际值之差，x表示母线电压的变化率；a表示转动惯量的调节系数；j0表示系统稳态时的惯性。

22、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

23、所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：

24、阻尼的控制策略表示为：

25、

26、其中d表示阻尼，b表示阻尼的调节系数；d0表示系统稳态时的阻尼。

27、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

28、所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：

29、电枢电阻系数的控制策略表示为：

30、

31、其中ra表示电枢电阻系数，f表示电枢电阻的调节系数；ra0表示系统稳态时的电枢电阻系数。

32、作为提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的一种优选方案，其中：

33、所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：由机械旋转方程和电枢方程构成的三参数自适应vdcm控制得到dab二次侧全桥输出电流的参考值ia，输出电流经过比较后，通过电流pi调节器得到pwm脉冲信号，控制开关管的通断，构成闭环控制系统。

34、第二方面，本发明实施例提供了一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制系统，包括：

35、误差信号模块，用于将母线电压的给定值和实际值比较后得到误差信号，将所述误差信号通过电压pi调节器；

36、计算模块，用于计算机械功率的误差值、实际机械功率、机械转矩；

37、划分模块，用于将母线电压的变化过程划分为五类时间段；

38、控制模块，用于根据时间段划分结果，进行三参数自适应vdcm控制。

39、第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：

40、存储器和处理器；

41、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法。

42、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法。

43、本发明的有益效果：本发明将提出的三参数自适应vdcm控制嵌入至变换器的双闭环控制之中，实现多个控制参数可以根据直流母线电压的变化状态实时调节，从而在传统vdcm控制、惯性和阻尼两参数自适应vdcm控制的基础上，进一步抑制了系统发生功率波动时直流母线电压的波动量，且有效提高了直流系统的动态响应速度。

技术特征：

1.一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述计算机械功率的误差值、实际机械功率、机械转矩包括：误差信号通过电压pi调节器得到δi，δi与uref相乘得到机械功率的误差值δpm，δpm与给定机械功率pref相加得到实际机械功率pm，利用功率和转矩的关系得到机械转矩tm。

3.如权利要求2所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述将母线电压的变化过程划分为五类时间段包括：

4.如权利要求3所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述进行三参数自适应vdcm控制包括：

5.如权利要求4所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：

6.如权利要求5所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：

7.如权利要求6所述的提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法，其特征在于，所述进行三参数自适应vdcm控制还包括：由机械旋转方程和电枢方程构成的三参数自适应vdcm控制得到dab二次侧全桥输出电流的参考值ia，输出电流经过比较后，通过电流pi调节器得到pwm脉冲信号，控制开关管的通断，构成闭环控制系统。

8.一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算设备，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种提高配网储能系统稳定性的三参数自适应控制方法及系统，涉及电力电子技术领域，方法包括：将母线电压的给定值和实际值比较后得到误差信号，将所述误差信号通过电压PI调节器；计算机械功率的误差值、实际机械功率、机械转矩；将母线电压的变化过程划分为五类时间段；根据时间段划分结果，进行三参数自适应VDCM控制；本发明将提出的三参数自适应VDCM控制嵌入至变换器的双闭环控制之中，实现多个控制参数可以根据直流母线电压的变化状态实时调节，从而在传统VDCM控制、惯性和阻尼两参数自适应VDCM控制的基础上，进一步抑制了系统发生功率波动时直流母线电压的波动量，且有效提高了直流系统的动态响应速度。

技术研发人员：温传新,郑舒,刘箭,王凯,雷家兴,石春虎,云阳,赵景涛,刘兴业,侯伟宏,冯兴隆,许瑞,周国华
受保护的技术使用者：国电南瑞科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17