【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于电压源型控制的级联储能变流器预同步控制方法，属于级联型储能变流器控制。
技术介绍
1、随着社会发展和能源转型的推动，电力系统逐渐呈现出高比例新能源和高比例电力电子设备的特征。“双高”特征导致电力系统抗扰性降低，迫切需要主动支撑型储能装置来提升电力系统的稳定性。而具有模块化、高效率、高输出质量等特点的基于电压源型控制的大容量级联储能系统，不仅可以平抑新能源出力波动，而且能够提供电压和频率的主动支撑，成为了未来极具潜力的储能解决方案。
2、由于变流器和母线间的阻抗较小，当变流器输出电压与母线电压的幅值或相位存在偏差时合闸启动，可能导致较大的冲击电流，引发设备保护脱网甚至过流损坏等故障问题。因此电压源型控制下的变流器一般采取预同步控制，以减小启动冲击。
3、级联储能变流器各相通过模块数级联而成，其内电势表现为接近正弦的多电平电压。由于现有的预同步控制技术高度依赖采样和计算精度，因此无法直接适用于级联储能变流器。现有预同步控制技术的做法是将计算的相角差转化为虚拟功率进行相位同步，但无法完成变流器电压与母线电压的幅值同步，同样不适用于具有多电平输出特性的级联储能变流器。此外，现有技术研究的电压源型变流器预同步控制方法多针对集中式变流器，无法直接适用于具有多电平输出特性的级联式储能系统。
4、因此，提出一种全新的级联储能变流器预同步控制方法，对满足现实需求具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是，克服现有技术的不足，提
2、为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
3、提供一种基于电压源型控制的级联储能变流器预同步控制方法，所述级联储能变流器具有三相星型拓扑，且使用电压源型控制器；每一相均由滤波电抗器lf和n个电池单元串联组成；各电池单元的结构相同，均包括h桥、直流侧电容，以及单元bms和串联电池簇；
4、所述预同步控制方法包括采样滤波、相位差和幅值差计算、内电势调节控制以及启动控制四个步骤，具体如下：
5、(一)采样滤波
6、对级联储能变流器各相内电势和母线各相电压采样，经滤波处理分别得到内电势滤波值和母线电压滤波值；
7、(二)相位差和幅值差计算
8、(2.1)对内电势滤波值和母线电压滤波值进行锁相处理，分别得到内电势相位和母线电压相位；
9、(2.2)对内电势滤波值进行等幅值坐标变换，得到内电势电压分量后计算内电势电压幅值；对母线电压滤波值进行等幅值坐标变换，得到母线电压分量后计算母线电压幅值；
10、(2.3)计算内电势和母线电压的相位差和幅值差；
11、(三)内电势调节控制
12、(3.1)相位预同步控制
13、设定第一角频率参考值，使其等于母线额定电压角频率值；由有功功率同步控制计算得到第二角频率参考值，由相位预同步控制计算得到第三角频率参考值；在此基础上，进一步计算得到级联储能变流器的内电势相位角参考值；
14、(3.2)幅值预同步控制
15、设定第一幅值参考值，使其等于母线额定电压幅值；由无功功率同步控制计算得到第二幅值参考值，由幅值预同步控制计算得到第三幅值参考值；在此基础上，进一步计算得到级联储能变流器的内电势幅值参考值；
16、(3.3)预同步调节
17、将内电势相位角参考值和内电势幅值参考值给定至级联储能变流器的电压源型控制器内环，用于实现级联储能变流器的预同步调节；
18、(四)启动控制
19、(4.1)当内电势和母线电压间的相位差小于设定相位差限值，并且内电势和母线电压间的幅值差小于设定幅值差限值时，完成预同步过程，记录此控制周期中的第三幅值参考值；
20、(4.2)设定第三角频率参考值为0，设定第三幅值参考值、有功功率参考值和无功功率参考值；然后闭合交流开关，完成电压源型级联储能系统启动控制。
21、专利技术原理简述：
22、本专利技术提出的一种基于电压源型控制的级联储能变流器预同步控制方法，利用低通滤波器对级联储能变流器内电势和交流母线电压的采样信号进行滤波，采用锁相环和坐标变换计算的相位差和幅值差，并根据相位差和幅值差实现对级联储能变流器的内电势参考值输出信号的调节，完成预同步过程。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、1、本专利技术提出的方法适用于具有多电平输出特性、交流侧无电容器滤波的级联储能变流器。无需改造级联储能变流器拓扑结构，仅通过控制算法完成系统的预同步控制，易于工程实现。
25、2、本专利技术提出的方法可以避免电压源型级联储能变流器并网冲击，实现装置平滑启动，有效避免启动过流等问题，提升装置的并网友好性和稳定性。
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1.一种基于电压源型控制的级联储能变流器预同步控制方法，其特征在于，所述级联储能变流器具有三相星型拓扑，且使用电压源型控制器；每一相均由滤波电抗器Lf和N个电池单元串联组成；各电池单元的结构相同，均包括H桥、直流侧电容，以及单元BMS和串联电池簇；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述级联储能变流器中每一相的内电势均表现为接近正弦的多电平电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中，使用二阶低通滤波器对采样进行滤波，其处理传递函数表达式为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(二)中，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(三)中，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(三)中，
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(三)中，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(三)中，根据下式计算级联储能变流器内电势幅值参考值V*：
【技术特征摘要】
1.一种基于电压源型控制的级联储能变流器预同步控制方法，其特征在于，所述级联储能变流器具有三相星型拓扑，且使用电压源型控制器；每一相均由滤波电抗器lf和n个电池单元串联组成；各电池单元的结构相同，均包括h桥、直流侧电容，以及单元bms和串联电池簇；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述级联储能变流器中每一相的内电势均表现为接近正弦的多电平电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中，使用二阶低通滤波器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王渊，蔡文斌，宋凯洋，吕海霞，李晔，杨帅，董国静，刘向龙，白伟，陈俊杰，陈雅婷，马潇婷，张宇辰，朱波，朱冠南，陈敏，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力经济技术研究院分公司，
类型：发明
国别省市：
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