构网型储能变流器控制方法、装置、设备、介质及产品与流程

本发明涉及构网型变流器，尤其涉及一种构网型储能变流器控制方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、新型有源配电网中接入了大量的新能源分布式电源，其输出功率波动性和随机性较大，新能源分布式电源对网侧母线电压和负荷侧电压产生了扰动影响，用户供电电压质量难以保证。有源配电网因风光发电单元渗透率的逐渐提高，公共耦合点电压和频率波动频次增加、波动幅值上升，网络潮流紊乱的风险率上升，导致系统安全稳定运行能力下降、电网的频率和电压强度降低。构网型储能系统可以有效改善新能源出力波动性带来的不稳定问题，为高比例新能源系统提供必要的惯性阻尼响应，也有助于提高新能源利用率。

2、现有的储能变流器电流内环控制一般采用pi控制器，其具备无静差跟踪的优点，但易受响应带宽较窄，受扰动信号作用、控制参数振动的影响导致其控制性能会大幅下降。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明提供一种构网型储能变流器控制方法、装置、设备、介质及产品，提高控制响应速度、抗干扰能力，在大小扰动信号干扰以及控制参数振动情形下可都较优地实现跟踪控制目标。

2、本发明实施例提供一种构网型储能变流器控制方法，所述方法包括：

3、检测构网型储能变流器的运行参数，并根据所述运行参数计算vsg控制回路的功率输入信号；

4、根据所述功率输入信号构建vsg控制回路；

5、根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路，构建含解耦项的电压外环控制器模型；

6、在内环控制回路中引入滑模控制，基于smc的变流器构建电流内环控制器模型；

7、根据所述电流内环控制器模型以及所述电压外环控制器模型确定电压电流内环控制回路的输出调制信号；

8、将所述调制信号输入所述构网型储能变流器中进行内环控制。

9、优选地，所述检测构网型储能变流器的运行参数，并根据所述运行参数计算vsg控制回路的功率输入信号，包括：

10、检测所述构网型储能变流器的并网点电压实际值uc、网侧电流实际值i以及滤波电流实际值il作为所述运行参数；

11、通过park变换将所述运行参数从abc三相静止的坐标系转换到dq同步旋转坐标系得到分量运行参数；

12、将所述分量运行参数输入到预设的功率同步计算模型中，计算变流器输出的有功功率实际值p以及无功功率实际值q，作为所述功率输入信号；

13、其中，所述功率同步计算模型为ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，id和iq分别为网侧电流实际值i的d轴分量和q轴分量，ild和ilq分别为滤波电流实际值il的d轴分量和q轴分量。

14、优选地，所述根据所述功率输入信号构建vsg控制回路，包括：

15、构建vsg控制回路的虚拟调速器模型；

16、根据所述功率输入信号以及虚拟调速器模型构建所述vsg控制回路的输出转矩模型以及有功功率-电压控制模型；

17、其中，所述虚拟调速器模型为pm＝pref-m(ω-ωref)，所述输出转矩模型为所述有功功率-电压控制模型为s·ti·e＝(qref-q)+n(uref-u)；pm为变流器输出的机械功率；pref为变流器输出功率的指令值，m为无功功率-频率下垂控制系数，ω为变流器网侧的实际角频率，ωref为变流器网侧输出电压的参考角频率；δt为vsg的虚拟转矩变化量；δp为vsg的电磁功率变化量，tm为vsg的机械转矩，t为vsg的电磁转矩，e为励磁感应电动势，p为变流器输出的有功功率实际值，ti为积分时间常数，qref为变流器输出的参考无功功率；n为无功功率-电压下垂系数，uref为变流器输出的参考电压，u为变流器输出的实际电压，q为变流器输出的无功功率实际值，j为虚拟惯量，为变流器网侧的实际角频率的一阶导数，d为阻尼系数，s为微分因子。

18、作为一种优选方案，所述根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路，构建含解耦项的电压外环控制器模型，包括：

19、根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路；

20、通过park变换得到基频下变流器在两相同步旋转坐标系下的回路方程；

21、经过拉普拉斯变换构建含解耦项的电压外环控制器模型；

22、其中，所述回路方程为所述电压外环控制器模型为l1为滤波电感，c1为滤波电容，p2/3为park逆变换矩阵，idq、udqo、ucdq以及ildq分别为变流器输出电流iabc、变流器输出调制电压uabco、变流器并网点电压ucabc以及滤波电流ilabc在两相同步旋转坐标系下各电压电流向量的d轴和q轴分量；a为变换矩阵，和为电流内环输入量的指令值的d轴分量以及q轴分量，kup以及kui分别为电压外环pi控制器的比例增益和积分增益，u*cd和u*cq分别为变流器并网点电压指令值的d轴分量以及q轴分量，ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，ild和ilq分别为滤波电流实际值il的d轴分量和q轴分量，ω为变流器网侧的实际角频率，c1为滤波电容，s为微分因子。

23、优选地，所述在内环控制回路中引入滑模控制，基于smc的变流器构建电流内环控制器模型，包括：

24、构建基于滑模控制的滑模控制律的滑模面模型；

25、在内环控制回路中引入滑模控制，通过饱和函数构建滑模趋近率模型；

26、根据所述滑模趋近率模型构建含趋近率的变流器简化模型；

27、将所述滑模面模型代入所述变流器简化模型中确定电流内环控制器模型；

28、其中，所述滑模面模型为所述滑模趋近率模型为所述变流器简化模型为所述电流内环控制器模型为ε1、γ1、ε2以及γ2均为预设的趋近率系数，sat(s)为饱和函数，udo为变流器输出调制电压uabco的d轴分量，uqo为变流器输出调制电压uabco的q轴分量，变流器输出调制电压uabco，ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，id和iq分别为网侧电流实际值i的d轴分量和q轴分量，和为电流内环输入量的指令值的d轴分量以及q轴分量，ω为变流器网侧的实际角频率，l1为滤波电感，s1为滑模面回归上曲线，s2为滑模面回归下曲线，为s1的一阶导数，为s2的一阶导数。

29、优选地，所述根据所述电流内环控制器模型以及所述电压外环控制器模型确定电压电流内环控制回路的输出调制信号，包括：

30、根据所述电流内环控制器模型计算电压内环输出的电流内环指令值；

31、将所述电流内环指令值输入所述电压外环控制器模型中计算参考电压，对所述参考电压进行空间矢量调制产生调制信号。

32、本发明实施例还提供一种构网型储能变流器控制装置，所述装置包括：

33、参数检测模块，用于检测构网型储能变流器的运行参数，并根据所述运行参数计算vsg控制回路的功率输入信号；

34、回路构建模块，用于根据所述功率输入信号构建vsg控制回路；

35、第一模型构建模块，用于根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路，构建含解耦项的电压外环控制器模型；

36、第二模型构建模块，用于在内环控制回路中引入滑模控制，基于smc的变流器构建电流内环控制器模型；

37、求解模块，用于根据所述电流内环控制器模型以及所述电压外环控制器模型确定电压电流内环控制回路的输出调制信号；

38、控制模块，用于将所述调制信号输入所述构网型储能变流器中进行内环控制。

39、优选地，所述参数检测模块具体用于：

40、检测所述构网型储能变流器的并网点电压实际值uc、网侧电流实际值i以及滤波电流实际值il作为所述运行参数；

41、通过park变换将所述运行参数从abc三相静止的坐标系转换到dq同步旋转坐标系得到分量运行参数；

42、将所述分量运行参数输入到预设的功率同步计算模型中，计算变流器输出的有功功率实际值p以及无功功率实际值q，作为所述功率输入信号；

43、其中，所述功率同步计算模型为ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，id和iq分别为网侧电流实际值i的d轴分量和q轴分量，ild和ilq分别为滤波电流实际值il的d轴分量和q轴分量。

44、优选地，所述回路构建模块具体用于：

45、构建vsg控制回路的虚拟调速器模型；

46、根据所述功率输入信号以及虚拟调速器模型构建所述vsg控制回路的输出转矩模型以及有功功率-电压控制模型；

47、其中，所述虚拟调速器模型为pm＝pref-m(ω-ωref)，所述输出转矩模型为所述有功功率-电压控制模型为s·ti·e＝(qref-q)+n(uref-u)；pm为变流器输出的机械功率；pref为变流器输出功率的指令值，m为无功功率-频率下垂控制系数，ω为变流器网侧的实际角频率，ωref为变流器网侧输出电压的参考角频率；δt为vsg的虚拟转矩变化量；δp为vsg的电磁功率变化量，tm为vsg的机械转矩，t为vsg的电磁转矩，e为励磁感应电动势，p为变流器输出的有功功率实际值，ti为积分时间常数，qref为变流器输出的参考无功功率；n为无功功率-电压下垂系数，uref为变流器输出的参考电压，u为变流器输出的实际电压，q为变流器输出的无功功率实际值，j为虚拟惯量，为变流器网侧的实际角频率的一阶导数，d为阻尼系数，s为微分因子。

48、优选地，所述第一模型构建模块具体用于：

49、根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路；

50、通过park变换得到基频下变流器在两相同步旋转坐标系下的回路方程；

51、经过拉普拉斯变换构建含解耦项的电压外环控制器模型；

52、其中，所述回路方程为所述电压外环控制器模型为l1为滤波电感，c1为滤波电容，p2/3为park逆变换矩阵，idq、udqo、ucdq以及ildq分别为变流器输出电流iabc、变流器输出调制电压uabco、变流器并网点电压ucabc以及滤波电流ilabc在两相同步旋转坐标系下各电压电流向量的d轴和q轴分量；a为变换矩阵，和为电流内环输入量的指令值的d轴分量以及q轴分量，kup以及kui分别为电压外环pi控制器的比例增益和积分增益，u*cd和u*cq分别为变流器并网点电压指令值的d轴分量以及q轴分量，ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，ild和ilq分别为滤波电流实际值il的d轴分量和q轴分量，ω为变流器网侧的实际角频率，c1为滤波电容，s为微分因子。

53、优选地，所述第二模型构建模块具体用于包括：

54、构建基于滑模控制的滑模控制律的滑模面模型；

55、在内环控制回路中引入滑模控制，通过饱和函数构建滑模趋近率模型；

56、根据所述滑模趋近率模型构建含趋近率的变流器简化模型；

57、将所述滑模面模型代入所述变流器简化模型中确定电流内环控制器模型；

58、其中，所述滑模面模型为所述滑模趋近率模型为所述变流器简化模型为所述电流内环控制器模型为ε1、γ1、ε2以及γ2均为预设的趋近率系数，sat(s)为饱和函数，udo为变流器输出调制电压uabco的d轴分量，uqo为变流器输出调制电压uabco的q轴分量，变流器输出调制电压uabco，ucd和ucq分别为并网点电压实际值uc的d轴分量和q轴分量，id和iq分别为网侧电流实际值i的d轴分量和q轴分量，和为电流内环输入量的指令值的d轴分量以及q轴分量，ω为变流器网侧的实际角频率，l1为滤波电感，s1为滑模面回归上曲线，s2为滑模面回归下曲线，为s1的一阶导数，为s2的一阶导数。

59、优选地，所述求解模块具体用于：

60、根据所述电流内环控制器模型计算电压内环输出的电流内环指令值；

61、将所述电流内环指令值输入所述电压外环控制器模型中计算参考电压，对所述参考电压进行空间矢量调制产生调制信号。

62、本发明实施例还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例中任意一项所述的构网型储能变流器控制方法。

63、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述实施例中任意一项所述的构网型储能变流器控制方法。

64、本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述实施例中任意一项所述方法的步骤。

65、本发明提供的构网型储能变流器控制方法、装置、设备、介质及产品，检测构网型储能变流器的运行参数，并根据所述运行参数计算vsg控制回路的功率输入信号；根据所述功率输入信号构建vsg控制回路；根据所述vsg控制回路构建电压电流内环控制回路，构建含解耦项的电压外环控制器模型；在内环控制回路中引入滑模控制，基于smc的变流器构建电流内环控制器模型；根据所述电流内环控制器模型以及所述电压外环控制器模型确定电压电流内环控制回路的输出调制信号；将所述调制信号输入所述构网型储能变流器中进行内环控制。本技术能够提高控制响应速度、抗干扰能力，在大小扰动信号干扰以及控制参数振动情形下可都较优地实现跟踪控制目标。