多相储能逆变器的功率调节控制方法及多相储能系统与流程

专利2025-02-28  31


本发明涉及储能系统,尤其涉及一种基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法以及多相储能系统。


背景技术:

1、三相储能系统是常见的储能机型,图1所示的三相储能系统拓扑为常见形态,其中,三相储能系统包括储能电池10、三相储能逆变器20、光伏并网逆变器30、三相电网40和负载50,其中三相储能逆变器20由双向dc buck-boost 21和三路t型三电平逆变电路22组成,其中的n线(零线)从正负母线电容终点引出,允许逆变不平衡输出。其中,三相储能逆变器20可以使用储能电池10存储的电能给负载50供电,也可以使用三相电网40和光伏并网逆变器30给储能电池充电。特别地,当储能电池10充满时,将禁止向储能电池10充电,此时常见的三相储能逆变器20的控制方式是三相储能逆变器20的r/s/t三相的目标功率仅允许是放电方向的,当电量下降后才允许响应充电目标。

2、然而这种控制方法存在以下缺点:(1)在某一相交流侧接入的负载50小于该相光伏能量产出,且其他相存在接入的负载50大于那一相光伏能量产出时,因为储能电池10满充时三相储能逆变器20仅响应放电目标功率,而导致无法将光伏能量剩余的相中的光伏能量给到光伏能量不足的相使用,造成未能充分利用光伏能量带载的问题,导致了经济效益的降低。(2)为了给负载大于光伏并网逆变器30产出的相中的负载50供电,需要使用储能电池10的电量,储能电池10放电会带来电池电量的下降,进而使得储能电池10退出满充电状态,重新允许三相储能逆变器20有光伏能量剩余的相响应充电目标,整个过程储能电池的soc(state-of-charge,荷电状态)是在不断变化的,给用户一种系统不稳定的体验感,同时储能电池10频繁的充放也会影响储能电池10的寿命。

3、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提出一种基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法以及多相储能系统,一方面能够充分利用光伏能量,另一方面,储能电池的状态更加稳定,提高了储能电池的寿命。

2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、第一方面,本发明公开了一种基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法,包括依次对所述多相储能逆变器的各相母线电压进行控制,包括以下步骤:

4、s1:获取当前相的电网有功功率;

5、s2:对当前相的电网有功功率进行第一闭环调节,所述第一闭环调节的反馈信号为步骤s1中获取的当前相的电网有功功率,目标信号为零,输出量为第一闭环输出值;

6、s3:获取各相电网电压有效值,根据各相电网电压有效值确定当前相的母线参考电压;

7、s4:对当前相的母线电压进行第二闭环调节,所述第二闭环调节的反馈信号为当前相的母线电压瞬时采样值,目标信号为步骤s3中获得的当前相的母线参考电压,输出量为第二闭环输出值;

8、s5:根据所述第一闭环输出值和所述第二闭环输出值,确定当前相的控制电流;

9、s6:根据步骤s5获取的当前相的控制电流为控制目标进行功率调节控制。

10、优选地,步骤s2还包括获取当前相的最大放电电流和当前相的最小充电电流,其中最大放电电流为正数,最小充电电流为负数;

11、所述第一闭环输出值包含符号数,其中在所述第一闭环输出值为正数时表示放电,在所述第一闭环输出值为负数时表示充电;

12、在进行所述第一闭环调节时将所述第一闭环输出值限定在第一预设范围内;所述第一预设范围为小于或等于当前相的最大放电电流且大于或等于当前相的最小充电电流。

13、优选地,步骤s3包括:获取各相电网电压有效值,根据步骤s2获取的所述第一闭环输出值以及各相电网电压有效值,确定当前相的母线参考电压。

14、优选地,步骤s3具体包括:

15、获取各相电网电压有效值,并将与各相电网电压有效值中的最大值的乘积作为电压基础值,其中k为调节系数,且1<k<1.2;

16、当所述第一闭环输出值为负数时,将当前相的母线参考电压确定为所述电压基础值与电压调节值之和;当所述第一闭环输出值为非负数时,将当前相的母线参考电压确定为所述电压基础值与电压调节值之差。

17、优选地,所述电压调节值为电网电压有效值的5%~20%。

18、优选地,步骤s5具体包括:

19、s51:判断所述第一闭环输出值是否为负数,当所述第一闭环输出值为负数,表示所述第一闭环输出为充电方向,则执行步骤s52;否则,表示所述第一闭环输出为放电方向,则执行步骤s57:

20、s52:判断所述第二闭环输出值是否为负数,当所述第二闭环输出值为负数,表示所述第二闭环输出为充电方向,则执行步骤s53;否则,表示所述第二闭环输出为放电方向,执行步骤s54:

21、s53:将当前相的控制电流确定为0,并清零步骤s2中所述第一闭环调节过程中的积分量;

22、s54:判断所述第二闭环输出值是否大于所述第一闭环输出值的绝对值,如果是,则执行步骤s55;否则,执行步骤s56;

23、s55:将当前相的控制电流确定为所述第一闭环输出值,并将步骤s4中所述第二闭环调节过程中的积分量赋值为所述第一闭环输出值的相反数;

24、s56:将当前相的控制电流确定为所述第二闭环输出值的相反数,并将步骤s2中所述第一闭环调节过程中的积分量赋值为所述第二闭环输出值的相反数;

25、s57:判断所述第二闭环输出值是否为正数,当所述第二闭环输出值为正数,表示所述第二闭环输出为放电方向,则执行步骤s53;否则,表示所述第二闭环输出为充电方向,则执行步骤s58;

26、s58:判断所述第一闭环输出值是否大于所述第二闭环输出值的绝对值,如果是,则执行步骤s56;否则,执行步骤s55。

27、优选地,步骤s2中所述第一闭环调节和步骤s4中所述第二闭环调节均采用pi调节或pid调节。

28、第二方面,本发明公开了一种多相储能系统,包括储能电池、多相储能逆变器、光伏和多相电网,所述多相储能逆变器分别连接所述储能电池、所述光伏和所述多相电网,所述多相储能逆变器用于执行第一方面所述的基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法。

29、第三方面,本发明公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为可被一处理器运行以执行第一方面所述的基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法。

30、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明提出的基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法及多相储能系统,通过对各相电网有功功率和各相母线电压分别进行闭环调节,可以使得高的母线参考电压所对应的相的功率流向低的母线参考电压所对应的相;从而达到了尽量使用三相储能系统中接入的光伏并网逆变器为负载供电的效果,实现提高光伏并网逆变器的利用率的效果;同时本发明提出的三相储能逆变器的母线电压控制方法结合多相储能系统中通常优先使用光伏并网逆变器算法的生效,也使储能电池的充放电工作时间大幅减小,增加储能电池的使用年限,提高储能电池的寿命;而且储能电池的充放电时间的减小也进一步地呈现给用户更稳定的电池状态信息,例如soc显示值更加稳定,增加了用户对产品稳定性的认可。


技术特征:

1.一种基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法,其特征在于,包括依次对所述多相储能逆变器的各相母线电压进行控制,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s2还包括获取当前相的最大放电电流和当前相的最小充电电流,其中最大放电电流为正数,最小充电电流为负数;

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s3包括:获取各相电网电压有效值,根据步骤s2获取的所述第一闭环输出值以及各相电网电压有效值,确定当前相的母线参考电压。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤s3具体包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述电压调节值为电网电压有效值的5%~20%。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s5具体包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s2中所述第一闭环调节和步骤s4中所述第二闭环调节均采用pi调节或pid调节。

8.一种多相储能系统,其特征在于,包括储能电池、多相储能逆变器、光伏并网逆变器和多相电网,所述多相储能逆变器分别连接所述储能电池、所述光伏并网逆变桥和所述多相电网,所述多相储能逆变器用于执行权利要求1至7任一项所述的基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为可被一处理器运行以执行权利要求1至7任一项所述的基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法。


技术总结
本发明公开一种基于母线电压控制的多相储能逆变器的功率调节控制方法及多相储能系统,包括:获取当前相的电网有功功率;对当前相的电网有功功率进行第一闭环调节,反馈信号为当前相的电网有功功率,目标信号为零,输出第一闭环输出值;获取各相电网电压有效值,确定当前相的母线参考电压;对当前相的母线电压进行第二闭环调节,反馈信号为当前相的母线电压瞬时采样值,目标信号为当前相的母线参考电压,输出第二闭环输出值;根据第一、第二闭环输出值,确定当前相的控制电流,以进行功率调节控制。本发明不仅充分利用了光伏能量,而且储能电池的状态更加稳定,提高了储能电池的寿命。

技术研发人员:雷健华,张勇波,苏岩,冯天,董航
受保护的技术使用者:深圳市德兰明海新能源股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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