一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法，该优化控制方法为将重复控制和PID控制的输出量相加作为所述储能变流器的控制信号；所述PID控制为对电压有效值偏差进行调节，获得PID控制量；所述重复控制为对所述储能变流器输出电压实际值和模拟正弦电压的偏差进行调节，获得重复控制量。该方法解决了非线性负荷接入导致供电系统电能质量较差的问题，提高储能变流器离网运行时供电系统的电能质量。
【专利说明】—种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种储能变流控制领域的方法，具体讲涉及一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法。
【背景技术】
[0002]建设智能电网，提高电力系统安全性、稳定性、可靠性和电能质量是电网建设的基本要求，作为提高智能电网消纳可再生能源发电容量的重要手段的储能技术是支撑智能电网建设的关键技术之一。受季节、气象和地域条件的影响，风能、太阳能、小水电等可再生能源发电具有明显的不连续、不稳定性，发出的电力波动较大，可调节性较差。配套高效储能装置，可以解决发电用电时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网对电网冲击。储能技术在离网运行的太阳能、风能等可再生能源发电应用中具有不可或缺的重要作用。
[0003]目前一些地方的电力系统目前主要为集中供电单一系统，电网上单一点的故障可能导致大面积停电事故。而分布式发电可作为大电网的有力补充和有效支撑。高原、海岛、偏远山区等无电地区，分布式发电成为无电地区电力供应的重要手段。在微电网中，储能装置作为实现能量的储存、释放或快速功率交换设备能够起到电压支撑的作用。目前光伏、风电等新能源发电技术大多采用电力电子接口设备，在负载中包含大量的非线性负荷，供电系统内会产生大量周期性谐波，影响微电网安全稳定运行。
[0004]虽然基于内模原理的重复控制是解决周期性扰动问题的有效手段，具有良好的稳态输出特性和鲁棒性，能够无静差地跟踪输入指令。但由于重复控制控制指令需滞后一个周期才输出，存在动态响应速度慢的问题。PID控制在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到广泛应用，该控制算法能够保证供电系统的动态特性，增强投切负荷的能力。该算法只能对直流量进行无差跟踪，在控制交流量时会产生稳态误差。
[0005]因此，需要提供一种用以解决非线性负荷接入导致供电系统电能质量较差的问题的控制方法，提高储能变流器离网运行时供电系统的电能质量。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法。
[0007]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0008]一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法，其改进之处在于:所述控制方法为将重复控制和PID控制的输出量相加作为所述储能变流器的控制信号；
[0009]所述PID控制为对电压有效值偏差进行调节，获得PID控制量；
[0010]所述重复控制为对所述储能变流器输出电压实际值和模拟正弦电压的偏差进行调节，获得重复控制量。
[0011]进一步的，所述电压优化控制方法包括以下步骤:
[0012]1、获取所述储能变流器交流侧的三相电压Ua、Ub, Uc ；
[0013]I1、根据所述PID控制调节电压有效值偏差；
[0014]II1、根据所述重复控制调节模拟正弦电压和所述储能变流器输出电压实际值的偏差;
[0015]IV、PWM控制模块确定PWM调制波，控制功率器件开关动作。
[0016]进一步的，所述步骤II包括以下步骤:
[0017]S201、根据所述三相电压Ua、Ub、U。获取所述三相电压的有效值；
[0018]S202、获取所述三相电压的有效值和电压给定值之间差值，按下式调节三相电压的有效值偏差，并对调节后获得的电流值进行电流限幅处理:
【权利要求】
1.一种基于复合控制的离网型储能变流器电压优化控制方法，其特征在于:所述优化控制方法为将重复控制和PID控制的输出量相加作为所述储能变流器的控制信号； 所述PID控制为对电压有效值偏差进行调节，获得PID控制量； 所述重复控制为对所述储能变流器输出电压实际值和模拟正弦电压的偏差进行调节，获得重复控制量。
2.如权利要求1所述的优化控制方法，其特征在于:所述电压优化控制方法包括以下步骤: 1、获取所述储能变流器交流侧的三相电压Ua、Ub、U。； I1、根据所述PID控制调节电压有效值偏差； II1、根据所述重复控制调节模拟正弦电压和所述储能变流器输出电压实际值的偏差; IV、PWM控制模块确定PWM调制波，控制功率器件开关动作。
3.如权利要求2所述的优化控制方法，其特征在于:所述步骤II包括以下步骤: 5201、根据所述三相电压Ua、Ub、U。获取所述三相电压的有效值； 5202、获取所述三相电压的有效值和电压给定值之间差值，按下式调节三相电压的有效值偏差，并对调节后获得的电流值进行电流限幅处理:
式中，e(k)为当前时刻的电压偏差,e (k-1)为前一时刻的电压偏差,I^kpkd分别表不电压环PID调节器的比例、积分、微分系数； S203、运用定频控制策略，将频率指令经积分运算确定A相电压相位Θ，根据三相平衡电压矢量关系确定B、C两相电压相位，由正弦函数确定三相单位正弦电压； S204、根据经所述电流限幅处理后的电流信号和所述三相单位正弦电压相乘获得电压控制量。
4.如权利要求2所述的优化控制方法，其特征在于:所述步骤III中，所述储能变流器的输出电压实际值由重复控制器调节后与PID控制输出结果叠加作为各相调制波，将所述调制波进行dq坐标转换后输入所述PWM控制模块。
5.如权利要求4所述的优化控制方法，其特征在于:所述重复控制器的输入信号为给定正弦电压信号和储能变流器相电压信号，所述重复控制器的输出信号与所述储能变流器的电压控制量相加后进行dq坐标转换。
6.如权利要求5所述的优化控制方法，其特征在于:所述重复控制器包括依次连接的第一加法器、第二加法器、延时器、补偿器和第三加法器，所述延时器的另一输出端连接带限滤波器的输入端，所述带限滤波器的输出端连接所述第二加法器的输入端； 所述第一加法器的输入端接收所述给定正弦电压信号和所述储能变流器相电压信号；所述第二加法器的输入端接收所述第一加法器的输出信号和误差信号。
7.如权利要求1所述的优化控制方法，其特征在于:所述步骤IV中，所述PWM控制模块根据PID控制电压补偿值和重复控制电压补偿值两者的叠加结果确定PWM调制波，控制所述储能变流器的开关动作。
【文档编号】H02J3/32GK104135021SQ201410360278
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】冯鑫振, 陶以彬, 李官军, 丁杰, 吴福保, 李强, 杨波, 赫卫国, 袁晓东, 胡金杭, 张晓琳, 桑丙玉, 周晨, 曹远志, 刘欢, 鄢盛驰, 余豪杰 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司电力科学研究院