一种抑制高压直挂储能系统输出电压谐波的控制方法

技术领域

本发明涉及高压直挂储能系统控制领域，特别涉及一种抑制高压直挂储能系统输出电压谐波的控制方法。

背景技术

在大容量大功率电力电子变流技术领域，多电平换流器利用模块化级联技术，将储能单元集成在有源子模块中，具有模块化程度高、谐波特性好、等效开关频率低等优势，目前已成为高压电力电子领域的标准拓扑。通过将储能单元作为有源子模块集成在模块化多电平换流器中，可以同时实现交直流功率转换和能量储存。

由此诞生的高压直挂储能系统是一种能够有效满足储能系统接入要求、缓解或者隔离交直流系统间故障传播的可行方案。高压直挂储能系统本身具有黑启动能力，同时能够脱离电网，作为孤岛运行，为负荷供电。由于存在众多类型的负荷，也包含谐波负荷，导致高压直挂储能系统负载电流存在谐波，高压直挂储能系统在控制上如果不加任何抑制，将会导致输出电压中也存在谐波，谐波电压会进一步负荷的工况，同时，储能单元也会受到谐波的影响，影响使用寿命。现有技术中大多考虑系统的谐波电流，对储能系统孤岛运行方式下的谐波电压没有考虑。

发明内容

针对现有技术容易被谐波电压影响导致稳定性较差的问题，本发明提供了一种抑制高压直挂储能系统输出电压谐波的控制方法，以直挂储能系统输出电压的谐波分量作为控制目标，增加谐波电压控制环为独立的控制环，并不影响原有控制环的稳定性。

以下是本发明的技术方案。

一种抑制高压直挂储能系统输出电压谐波的控制方法，所述高压直挂储能系统包括链式控制单元以及直流变换控制单元，所述控制方法包括：

链式控制单元的谐波电压控制环：

步骤A1：采集的三相电压信号转换为两相静止坐标系分量；

步骤A2：将谐波电压控制环的给定值分别减去所述的两相静止坐标系分量；

步骤A3：将差值送入控制调节器；

步骤A4：将控制调节器的输出叠加到链式控制单元的输出电压控制环的输出值上；

步骤A5：叠加后的值经过脉宽调制算法后，控制功率半导体器件导通关断；

直流变换单元的充放电电流谐波抑制环：

步骤B1：采集储能单元的充放电电流，提取谐波分量；

步骤B2：将0与谐波分量的差值送入控制调节器；

步骤B3：将控制调节器的输出叠加到直流变换控制单元的控制环的输出值上。

作为优选，所述控制调节器为比例-谐振调节器或准谐振调节器。

作为优选，所述控制调节器为比例-谐振调节器时，传递函数为：

其中，K

作为优选，所述控制调节器为准谐振调节器时，传递函数为：

其中，K

作为优选，所述高压直挂储能系统由3个换流链构成，所述换流链包括至少一个子模块：所述子模块包括储能单元、直流变换单元以及功率单元，所述功率单元由链式控制单元进行控制，所述直流变换单元由直流变换控制单元进行控制。

本发明的实质性效果包括：

1、本发明以高压直挂储能系统输出电压的谐波分量作为控制目标，增加谐波电压控制环为独立的控制环，并不影响原有控制环的稳定性；

2、增加的控制环可以针对特定次谐波进行消除，对典型的5次，7次等谐波抑制效果好，且算法简单易实现，运算量小；

3、谐波电压控制环与原有控制环是并联的关系，程序执行效率高；

4、该方法同时还能够抑制储能单元充放电电流的谐波。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明实施例的高压直挂储能系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例：

图1是一种抑制高压直挂储能系统输出电压谐波的控制方法的流程图。其中，本实施例涉及的高压直挂储能系统包括链式控制单元以及直流变换控制单元，由3个换流链构成，所述换流链包括至少一个子模块：所述子模块包括储能单元、直流变换单元以及功率单元，所述功率单元由链式控制单元进行控制，所述直流变换单元由直流变换控制单元进行控制。图2为单个换流链的拓扑图。

如图1所示，所述控制方法包括：

链式控制单元的谐波电压控制环：

步骤A1：采集的三相电压信号转换为两相静止坐标系分量；

步骤A2：将谐波电压控制环的给定值分别减去所述的两相静止坐标系分量；

步骤A3：将差值送入控制调节器；

步骤A4：将控制调节器的输出叠加到链式控制单元的输出电压控制环的输出值上；

步骤A5：叠加后的值经过脉宽调制算法后，控制功率半导体器件导通关断；

直流变换单元的充放电电流谐波抑制环：

步骤B1：采集储能单元的充放电电流，提取谐波分量；

步骤B2：将0与谐波分量的差值送入控制调节器；

步骤B3：将控制调节器的输出叠加到直流变换控制单元的控制环的输出值上。

其中，控制调节器为比例-谐振调节器或准谐振调节器。

控制调节器为比例-谐振调节器时，传递函数为：

其中，K

控制调节器为准谐振调节器时，传递函数为：

其中，K

本实施例的实质性效果包括：

1、本实施例以高压直挂储能系统输出电压的谐波分量作为控制目标，增加谐波电压控制环为独立的控制环，并不影响原有控制环的稳定性；

2、增加的控制环可以针对特定次谐波进行消除，对典型的5次，7次等谐波抑制效果好，且算法简单易实现，运算量小；

3、谐波电压控制环与原有控制环是并联的关系，程序执行效率高；

4、该方法同时还能够抑制储能单元充放电电流的谐波。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。