积分式并网控制方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及智慧电网的技术领域，尤其是涉及一种积分式并网控制方法、系统及存储介质。

背景技术

电能作为我们生活中的必须能源之一，它的质量直接关系到用户的生活品质和用电设备的寿命。其中，通过太阳光能进行能量的转换和储备供用户使用，不仅清洁、便利，还能获得更多的收益，且将太阳光能进行存储需要采用储能系统进行控制。

目前，对于储能系统能量的质量、稳定性等，储能系统中的储能逆变器软件起到了决定性作用，一般的储能逆变器软件包括：太阳能最大功率点追踪(MPPT)控制、电池DC-DC功率控制和电网AC-DC控制等。其中，电池DC-DC功率控制相对比较固定，采用电压电流双闭环控制算法；电网AC-DC控制相对比较复杂，主要包括并网控制策略和离网控制策略。然而在储能系统的诸多控制中，母线电压的二次纹波扰动对储能系统中的控制策略影响较大，如果硬件上母线电容设计相对不合理，纹波更大，导致并网性能大大降低，污染电网，同时也会干扰其他用电设备，降低其使用的寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种积分式并网控制方法，能够输出稳定的反馈值至电网，使得电网正常运行且稳定控制。

本发明还提出一种积分式并网控制系统。

本发明还提出一种计算机可读存储介质。

第一方面，本发明的一个实施例提供了积分式并网控制方法，包括：

对母线电压前一时刻的参考电压值进行采样，并将采样的所述参考电压值进行滤波处理；

将滤波后的所述参考电压值根据预设时间延时后存储，得到延时值；

获取当前时刻所述母线电压的实时值，并将所述延时值和所述实时值进行计算，得到所述母线电压的平均值；

将所述平均值通过数据选择器进行选择，以输出所述母线电压的反馈值至电网。

本发明实施例的积分式并网控制方法至少具有如下有益效果：通过对母线电压的参考电压值进行采样，将采样后的参考电压值进行滤波处理以得到纯净的参考电压值，然后将延时预设时间后存储以得到延时值，再将实时值和延时值进行计算得到母线电压的平均值，平均值经过数据选择器进行选择以得到反馈值，并将反馈值输出至电网，以得到稳定且纯净的母线电压的反馈值，使电网控制稳定。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，所述获取当前所述母线电压的实时值，并将所述延时值和所述实时值进行计算，得到所述母线电压的平均值包括：

获取当前所述母线电压的实时值；

将所述实时值和所述延时值相减，得到差值；

将所述差值作为积分累计量进行积分运算，得到所述母线电压的平均值。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，所述实时值采样的频率是并网逆变控制的控制频率的两倍。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，还包括：

将所述平均值进行低频滤波处理。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，还包括：

获取所述反馈值以作为补偿纠错量；

根据所述补偿纠错量动态调节所述平均值以得到最终平均值，并输出最终平均值至所述数据选择器。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，所述预设时间为半个周期。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制方法，还包括：

母线电压的设定值和所述反馈值通过电压环控制以形成控制电流；

对电感电流进行采样，并进行电流预测以得到预测电流；

将所述预测电流和所述控制电流相叠加以输出至电流环；

电流环将所述预测电流和所述控制电流进行调节以输出并网电流至单相逆变器；

单相逆变器将所述并网电流转换为直流电以输出至所述电网。

第二方面，本发明的一个实施例提供了积分式并网控制系统，包括：

采样模块，用于采集母线电压的参考电压值前一时刻的参考电压值和当前时刻的实时值；

第一滤波模块，用于将所述参考电压值进行滤波处理；

延时存储模块，用于将所述参考电压值根据预设时间延时后存储，得到延时值；

数据处理模块，用于将所述实时值和所述延时值进行计算，得到所述母线电压的平均值；

数据选择器，用于将所述平均值进行选择，以输出反馈值至电网。

本发明实施例的积分式并网控制系统至少具有如下有益效果：通过对母线电压的参考电压值和实时值进行采样，采样后的参考电压值进行滤波处理以得到纯净的参考电压值，然后将参考电压值延时预设时间后存储以得到延时值，再将实时值和延时值进行计算得到母线电压的平均值，得到平均值经过数据选择器进行选择以得到反馈值输出至电网，以得到稳定且纯净的母线电压的反馈值，不影响电网的控制，使得电网能够稳定地进行控制。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制系统，还包括：

第二滤波模块，用于将所述平均值进行低频滤波处理，并输出所述平均值至所述数据选择器。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制系统，还包括：

驱动模块，用于输出驱动信号；

转换模块，用于根据所述驱动信号将交流信号的所述反馈值转换为直流信号的所述反馈值。

根据本发明的另一些实施例的积分式并网控制系统，所述转换模块为H6桥拓扑的单相并网逆变器。

第三方面，本发明的一个实施例提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面所述的一种积分式并网控制方法。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本发明实施例中积分式并网控制方法的一具体实施例流程示意图；

图2是本发明实施例中积分式并网控制方法的另一具体实施例流程示意图；

图3是本发明实施例中积分式并网控制方法的另一具体实施例流程示意图；

图4是本发明实施例中积分式并网控制方法的另一具体实施例流程示意图；

图5是本发明实施例中积分式并网控制方法的另一具体实施例流程示意图；

图6是本发明实施例中积分式并网控制方法的另一具体实施例流程示意图；

图7是本发明实施例中积分式并网控制系统的一具体实施例模块框图；

图8是本发明实施例中积分式并网控制系统的一具体实施例电路原理图。

附图标记：100、采样模块；200、第一滤波模块；300、延时存储模块；400、数据处理模块；500、数据选择器；600、第二滤波模块；700、驱动模块；800、转换模块。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

传统的储能系统包括：储能逆变器软件、EMS能量管理软件和用户软件等，EMS能量管理软件和用户软件更多的是对用户体验方面比较大的影响，而对于储能系统能量的质量、稳定性等储能逆变器软件起着决定性作用。其中，储能逆变器软件包括：太阳能最大功率追踪控制系统、电池DC-DC功率控制系统和电网AD-DC控制系统等。其中太阳能最大功率追踪控制系统常用delt_P/delt_V最大功率点追踪、UI最大功率点追踪和多峰值追踪等一些与智能追踪结合的MPPT算法。电池DC-DC功率控制相对比较固定，一般采用电压电流双闭环控制算法。电网AC-DC控制系统主要包括：并网控制方法和离网控制方法。其中，AC-DC控制系统的控制方法一般为电压外环、电流内环，通过优化控制器来提高AC-DC控制系统的稳定性、准确性，进而提高并网控制方法和离网控制方法的性能。但是母线电压的二次纹波扰动AC-DC控制系统中的控制，如果母线电容设计相对不合理，波纹更大，导致并网性能大大降低，污染电网，同时干扰其他用电设备，降低其使用寿命。

为此，本申请提供了积分式并网控制方法，通过母线电压的波纹周期进行积分后取平均值，以得到稳定的反馈数据来进行AC-DC控制。

第一方面，参照图1，本发明实施例公开了一种积分式并网控制方法，包括：

S100、对母线电压前一时刻的参考电压值进行采样，并将采样的参考电压值进行滤波处理。

其中，通过AD采样以获取前一时刻母线电压的参考电压值，然后将该参考电压值进行滤波，且滤波为RC滤波，通过RC滤波将参考电压值中高频率的噪声去除，以得到纯净且稳定的参考电压值。

S200、将滤波后的参考电压值根据预设时间延时后存储，得到延时值。

对参考电压值进行滤波后需要延时预设时间后再进行存储，以便于获得延时后母线电压的延时值。

S300、获取当前时刻母线电压的实时值，并将延时值和实时值进行计算，得到母线电压的平均值。

其中参考电压值和实时值相差一个预设时间周期，也即若第一时刻获取参考电压值，第二时刻获取实时值。在第三时刻时，第二时刻的实时值成为参考电压值，则在第三时刻重新获取实时值以替代第二时刻的实时值。通过将延时值和实时值进行计算得到平均值，以初步得到纯净稳定的母线电压的平均值，减少了母线电压中的噪声。

S400、将平均值通过数据选择器进行选择，以输出母线电压的反馈值至电网中。

其中数据选择器主要对慢速稳定信号和快速突变信号进行选择。

通过对母线电压的参考电压值进行采样后进行滤波，以消除母线电压的参考电压值中的噪声，以得到比较纯净的参考电压值。然后将参考电压值延时预设时间后存储以得到延时值，再将延时值和实时值进行计算以得到平均值。平均值通过数据选择器将母线电压中的慢速稳定信号和快速突变信号进行选择，以提高平均值采样的截至频率，以得到比较纯净且稳定母线电压的反馈值，通过将反馈值输出至电网中，以参与电网的双环控制中，从而提高AC-DC控制系统的性能，以得到稳定且纯净的反馈值输入至电网中，使得电网能够接收稳定且纯净的电能。

在一些实施例中，由于电网中的母线会受到光伏、电池等功能模块的功率冲击，因此需要并网逆变器控制系统有较快的响应速度。因此，参考电压值采样的频率是并网逆变控制的控制频率的至少两倍，其中并网逆变控制的控制频率为积分是并网控制方法的控制频率。在本实施例中采样频率是并网逆变控制的控制频率的两倍，其他实施例可以为三倍、四倍等。通过设置采样的频率是并网逆变控制的控制频率的两倍，使控制频率和采样频率不会发生混叠，增加了并网逆变控制的响应速度。通过AD采样前一时刻的母线电压的参考电压值，参考电压值进行RC滤波为一阶RC滤波，以滤波截止频率以上的高频噪声，且参考电压值进行RC滤波的滤波算法公式为：

Yn＝α*Xn+(1-α)*Yn-1 (1)

其中，α＝2*Π*△t*Fc，α＝滤波系数；X(n)＝本次采样值；Y(n-1)＝上次滤波输出值；Y(n)＝本次滤波输出值，因此X(n)为参考电压值滤波之前的值，Y(n)为参考电压值滤波后的值。

在一些实施例中，由于母线电压的波纹是固有的频率扰动，且固有的频率与电网电压的频率为2倍的关系，因此，预设时间为半个周期，以将参考电压值延时半个周期后再进行存储，以得到延时值，以便于延时值和实时值进行计算能够得到稳定且纯净的平均值。

参照图2，在一些实施例中，步骤S300具体包括：

S310、获取当前母线电压的实时值；

S320、将实时值和延时值相减，得到差值；

S330、将差值作为积分累计量进行积分运算，得到母线电压的平均值。

其中，将实时值延时半个周期后得到延时值，再将延时值和实时值相减以得到差值，将差值作为积分累计量进行积分运算，以得到母线电压的平均值，且母线电压的平均值计算公式为

式中，Bus_Aug为平均值，Bus_Vlot为实时值，Bus_Dely为延时值。

通过根据实时值和延时值进行相减后积分以得到母线电压的平均值，以得到更加准确的母线电压值。

参照图3，在一些实施例中，积分式并网控制方法还包括：

S500、将平均值进行低频滤波处理。

由于实时值和延时值进行相减的过程中存在阶跃等高频信号，这样会导致逆变并网控制系统受到较大的扰动，因此对计算得到母线电压的平均值进行低频滤波，以过滤掉高频干扰信号，使得电网输入的反馈值更加稳定。具体地，低频滤波采用的与RC滤波一样的低通滤波。

参照图4，在一些实施例中，积分式并网控制方法还包括：

S600、获取反馈值以作为补偿纠错量；

S700、根据补偿纠错量动态调节平均值以得到最终平均值，并输出最终平均值至数据选择器。

其中，由于在积分式并网控制方法中引入了积分运算，对于积分运算存储误差的累计，也就是常说的“积分漂浮现象”，而且这种误差是不可逆转的，会导致最终获取的反馈值和真实值存在偏差。长时间偏差累计到一定量超过了硬件极限便会损坏系统硬件，因此通过周期获取母线电压的反馈值作为该积分一个补偿纠错量进行动态调节，以得到最终平均值，从而提高系统的亢余性和稳定性。其中，最终平均值根据反馈值作为补偿纠错量进行动态调节的计算公式为：

Bus_Avg＝CompRadioA·Bus_Avg+CmpRadio·Bus_Avg_Cal (3)

式中，CmpRadioA为第一补偿因子，CmpRadioB为第二补偿因子，且在本实施例中第一补偿因为为0.8，第二补偿因子为0.2。

通过以反馈值作为纠错量，具体为将反馈值与滤波后的实时值进行比较，若滤波后的实时值与反馈值差距明显则剔除，以保留接近反馈值的第二个实时值，从而剔除掉误差过大的实时值，从而提高反馈值计算的精度。

在一些实施例中，数据选择器为瞬时开关，且通过瞬时开关对母线电压的平均值中慢速稳定信号和快速突变信号进行优化选择，以提高采样的截至频率，从而增加并网逆变控制的响应速度。

最终获取比较纯净且稳定母线电压的反馈值参与电网中的双环控制中，使得电网接收到稳定的母线电压。

参照图5和图6，在一些实施例中，积分式并网控制方法，还包括：

S800、母线电压的设定值和反馈值通过电压环控制以形成控制电流；

S900、对电感电流进行采样，并进行电流预测以得到预测电流；

S1000、将预测电流和控制电流相叠加以输出至电流环控制；

S1100、电流环将预测电流和控制电流进行调节以输出并网电流至单相逆变器；

S1200、单相逆变器将并网电流转换为直流电以输出至电网。

其中，根据母线电压的设定值和反馈值进行计算以得到控制电流，然后通过电感采样以得到预测电流。然后将预测电流和控制电流进行叠加以输出值电流环。其中，电流环根据双环控制算法通过调节预测电流和控制电流的电流、功率以及PF达到设定要求以形成并网电流，并将并网电流输出至单相逆变器，单相逆变器将并网电流转换为直流电，以输出直流电至电网。通过电感电流快速采样，然后对电感电流进行预测以得到预测电流，则预测电流和控制电流相叠加，形成更大的电流值，以更加容易进行并网控制。由于电感电流根据采样频率进行采样会存在时延，而通过对电感电流进行预测后得到预测电流，则无需等待电感电流采样后才输出电感电流，则根据预测电流和控制电流相叠加，能够加快并网逆变控制的控制速度，以得到高质量的并网电流波形。其中，对电感电流进行预测得到预测电流的计算公式为：

I_fb＝I_Curr+Radio·(I_Curr-I_Last) (4)

式中，I_fb为预测电流，I_Curr为电感电流，Radio为预测参数，I_Last为上一时刻的电感电流。

根据公式(4)计算得到预测电流，即通过当前采集电感电流预测下一个电感电流，以得到预测电流。通过预测电流能够提高电流控制的速度，以获得高质量的并网电流波形。

下面参考图1至图6以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的一种积分式并网控制方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

通过AD采样以获得前一时刻的母线电压的参考电压值，然后将参考电压值进行RC滤波后以滤除掉截至频率以上的高频噪声，以得到纯净的参考电压值。得到参考电压值后通过延时半个周期后进行存储以得到延时值，然后将延时值和当前时刻获取的实时值相减以得到差值，将该差值作为积分累积量进行积分运算，得到母线电压的平均值。然后对母线电压的平均值进行低频滤波，以滤除掉高频干扰信号。进行低频滤波后的平均值根据反馈值作为补偿纠错量进行动态调节，以得到最终平均值，最终平均值通过瞬时开关以对慢速稳定信号和快速突变信号进行优化选择，以得到纯净且稳定的母线电压的反馈值，并将反馈值和母线电压的设定值通过电压环控制以得到控制电流，再对电感电流进行采样，采样后的电感电流进行预测以得到预测电流，将预测电流和控制电流相叠加以输出至电流环控制，再通过电流环输出并网电流值单相逆变器转换成直流电，并将直流电输出至电网。通过预测电流提高电流环控制的速度，并获取高质量的并网电流波形，且不会影响电网的稳定性。

第二方面，参照图7，本发明实施例还公开了一种积分式并网控制系统，包括：采样模块100、第一滤波模块200、延时存储模块300、数据处理模块400以及数据选择器500；采样模块100用于采集前一时刻的母线电压的参考电压值和当前时刻的实时值；第一滤波模块200用于将参考电压值进行滤波处理；延时存储模块300用于将参考电压值根据预设时间延时后存储，得到延时值；数据处理模块400用于将实时值和延时值进行计算，得到母线电压的平均值；数据选择器500用于将平均值进行选择，以输出反馈值至电网中。

通过采样模块100采集了母线电压的参考电压值后，第一滤波模块200将参考电压值进行滤波处理以得到纯净的参考电压值，再通过延时存储模块300将参考电压值延时预设时间后存储以得到延时值，数据处理模块400将实时值和延时值进行计算，得到母线电压的平均值，最终将平均值通过数据选择器500进行选择以得到母线电压的反馈值，以将反馈值输出值电网中，使得电网能够稳定地进行控制。

一种积分式并网控制系统还包括：第二滤波模块600；第二滤波模块600用于将平均值进行低频滤波处理，并输出平均值至数据选择器500。

通过第二滤波模块600将平均值进行低频滤波处理，以将平均值中的噪声去除，以得到纯净的平均值。

在一些实施例中，一种积分是并网控制系统还包括：驱动模块700和转换模块800，驱动模块700用于输出驱动信号，转换模块800用于接收驱动信号，并根据驱动信号控制交流信号的反馈值转换为直流信号的反馈值。

由于采样模块100采样的参考电压值为交流信号，也只有交流信号才能将参考电压值延时后得到延时值，并将延时值和实时值进行计算得到平均值，然后通过数据选择器500以得到反馈值，所进行数据计算的过程需要交流信号才能完成，但是电网接收的电流信号为直流信号，则需要通过转换模块800将交流信号的反馈值转换为直流信号的反馈值，同时转换模块800根据驱动模块700输出的驱动信号进行驱动以实现交流信号转换为直流信号的功能。

其中，采样模块100、延时存储模块300、数据处理模块400、数据选择器500和驱动模块700集成于一个控制芯片，且控制芯片内存储积分并网控制算法和数字式双闭环控制算法。控制芯片根据积分并网控制算法进行数据的延时、计算、求平均以得到稳定的反馈值，控制芯片根据数字是双闭环控制算法以输出对应的驱动信号，以控制转换模块800的转换功能。控制芯片的型号为DSP-TMS28069，且控制芯片连接转换模块800，转换模块800连接电网，转换模块800根据控制芯片输出的驱动信号将交流信号的反馈值转换为直流信号的反馈值并输入至电网，使得电网正常接收电能。

参照图7和图8，在一些实施例中，转换模块800为H6桥拓扑的单相并网逆变器，且H6桥拓扑的单相并网逆变器由6个MOS管、2个二极管、若干滤波电容以及若干电感组成，6个MOS管、2个二极管、若干滤波电容以及若干电感电路连接结构截图参照图6。其中，6个MOS管分别定义为第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5以及第六MOS管S6，2个二极管分别定义为第一二极管D1和第二二极管D2。第一MOS管S1、第五MOS管S5和第六MOS管S6组成第一桥臂，第二MOS管S2、第三MOS管S3和第四MOS管S4构成第二桥臂。当电流为正向电流时，第一桥臂的电流流向为，电流从Bus+流入，然后按照第一MOS管S1、第五电感L5、第五MOS管S5或第六MOS管S6顺序流动，且续流回路为：第五电感L5流到第五MOS管S5、第二二极管D2。当电流为负向电流时：从BUS_-流入，并按照第三MOS管S3、第一二极管D1、第六电感L6、第一MOS管S1、Bus_+顺序流动，且从第六电感L6流到第二MOS管S2和第一二极管D1为续流回路。第二桥臂与第一桥臂的工作原理相同，此处不再赘述。控制芯片输出的驱动信号以控制第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5以及第六MOS管S6的启闭，进而实现交流信号转换为直流信号的功能。

其中，一种积分式并网控制系统的执行过程具体参照第一方面的积分式并网控制方法，此处不再赘述。

第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面的一种积分式并网控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。