【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能并网控制，尤其是涉及一种面向构网型模块化储能系统及其并网改进的控制方法。
技术介绍
1、储能系统通过变流器接入电网或负载，相比目前常用的跟网型变流器，构网型变流器具有同步电压源特性，可以有效提升电力电子化的新型电力系统的稳定性，近年来受到了广泛的关注。如何实现构网型储能变流器稳定并网运行，是储能系统控制关键技术之一。
2、中国申请专利《cn111697898a》公开了一种模块化储能变流器并联控制方法和系统，通过将变流器模块化组合，使得其可灵活工作且控制效果良好，系统稳定性大大提高但其功率变换器拓扑采用三电平结构过于简单对能量的利用率不高；且使用了复杂的调制策略和闭环控制算法虽然可以优化系统的性能，但这也增加了信号调制难度。因此，简化信号调制过程并提高能量利用率是需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的能量利用率低以及信号调制难度高的缺陷而提供一种面向构网型模块化储能系统及其并网改进的控制方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的一个方面，提供了一种面向构网型模块化储能系统，包括模块化多电平功率变换器、变换器直流侧电容、储能单元、交流侧电感、电压传感器、电流传感器、ad采样模块、dsp主控制板、子模块fpga控制板和igbt驱动板，所述模块化多电平功率变换器包括多个子模块，所述子模块包括igbt半桥子模块和子模块电容。
4、各部分之间具有以下
5、作为优选技术方案，所述的模块化多电平功率变换器包括至少四个电平结构。
6、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，用于控制上述储能系统，该方法包括以下步骤：
7、信号采集及处理：采集模块化多电平功率变换器直流侧电压信号、交流测电压信号以及电流信号，并对电压信号和电流信号进行模数转换；
8、信号调制：依据模数转换后的电压电流信号计算有功功率和无功功率；将有功功率和无功功率输入虚拟同步发电机输出并网相位以及电压幅值；基于所述并网相位以及电压幅值更新dq坐标系下的并网电压和电流分量；依据更新后的并网电压和电流信号得到调制信号；
9、pwm信号生成：基于冒泡排序-方波调制方法对调制信号进行调制处理，基于所述调制结果生成pwm信号；
10、模块控制：模块化多电平功率变换器接收pwm信号控制子模块的开通与关断，实现模块化储能系统并网控制。
11、作为优选技术方案，所述的依据模数转换后的电压电流信号计算有功功率和无功功率包括以下步骤：获取模数转换后的电压电流信号，并将其从三相坐标转换为dq坐标表示，得到初始电压和电流的分量；基于dq坐标系下初始并网电压和电流分量计算有功功率和无功功率。
12、作为优选技术方案，所述的更新dq坐标系下的并网电压和电流分量具体包括以下步骤：
13、将有功功率输入虚拟同步电机中执行有功功率-频率控制，输出并网相位值；
14、将无功功率输入虚拟同步电机中执行无功功率-电压控制，输出并网电压幅值；
15、基于所述并网相位值以及电压幅值计算三相电流，并将三相电流转换为dq坐标系下表示获取dq坐标系下并网电流分量id和iq，更新并网的电流分量为id和iq；
16、将三相电压的坐标转换为dq坐标获取dq坐标系下并网电压分量uvsg_d和uvsg_q，更新并网的电流分量为uvsg_d和uvsg_q。
17、作为优选技术方案，所述的有功功率-频率控制的计算式为：
18、
19、其中，j为虚拟转动惯量，d为阻尼系数，ωg为电网角速度，ωo为参考角频率，ωvsg为虚拟同步电机控制输出角频率，θ为虚拟同步电机控制输出的并网相位，p为有功功率，p*为额定有功功率；
20、所述无功功率-电压控制的计算式为：
21、uvsg-uo＝-kq(q-q*)
22、其中，uvsg为虚拟同步电机控制输出的并网电压幅值，uo为额定电压，kq为无功电压系数，q为无功功率，q*为额定无功功率。
23、作为优选技术方案，所述的依据更新后的并网电压和电流信号得到调制信号包括以下步骤：
24、获取调制电压q轴给定值将并网电压q轴分量uvsg_q与相减得到q轴调制电压信号u′q；
25、获取调制电压d轴给定值将并网电压d轴分量uvsg_d与相加得到d轴调制电压信号u′d。
26、作为优选技术方案，获取调制电压q轴给定值的方法为：
27、将额定无功功率q*与无功功率q相减，相减得到的数值输入pi调节器输出q轴的给定电流值
28、将q轴给定的电流值与iq相减，相减得到的数值输入pi调节器输出的值即为调制电压q轴给定值
29、作为优选技术方案，获取调制电压d轴给定值的方法为：
30、直流侧电压给定值与实际值udc相减，相减得到的数值输入pi控制器输出电流内环d轴给定值
31、电流内环d轴给定值与iq相减，相减得到的数值输入pi控制器中输出的值即为调制电压d轴给定值
32、作为优选技术方案，生成pwm信号具体包括以下步骤：
33、将调制信号与载波信号作比较，计算规定时刻载波幅值大于调制波幅值时载波信号个数，确定需要投入并网结构的子模块数量为nu；
34、获取并网结构中各个子模块的电容电压，采取冒泡排序-方波调制方法从大到小进行排序；
35、若桥臂电流方向为正方向，则设置后nu个子模块的pwm信号为开通，反之设置前nu个子模块的pwm信号为开通；所述正方向为桥臂电流自变换器流向电网的方向。
36、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
37、1)、本专利技术采用模块化多电平功率变换器替换常见功率变换器与储能系统集成化，提高了对能量的利用率；
38、2)、本专利技术在调制信号时采用冒泡排序-方波调制方法对信号进行调制，避免了调制波的复杂计算，简化了信号调制过程。
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1.一种面向构网型模块化储能系统，其特征在于，包括模块化多电平功率变换器、变换器直流侧电容、储能单元、交流侧电感、电压传感器、电流传感器、AD采样模块、DSP主控制板、子模块FPGA控制板和IGBT驱动板，所述模块化多电平功率变换器包括多个子模块，所述子模块包括IGBT半桥子模块和子模块电容；
2.根据权利要求1所述的一种面向构网型模块化储能系统，其特征在于，所述的模块化多电平功率变换器包括至少四个电平结构。
3.一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-2任一所述的储能系统，该方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，所述的依据模数转换后的电压电流信号计算有功功率和无功功率包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，所述的更新dq坐标系下的并网电压和电流分量具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，所述的有功功率
7.根据权利要求3所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，所述的依据更新后的并网电压和电流信号得到调制信号包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，获取调制电压q轴给定值的方法为：
9.根据权利要求7所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，获取调制电压d轴给定值的方法为：
10.根据权利要求3所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，生成PWM信号具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种面向构网型模块化储能系统，其特征在于，包括模块化多电平功率变换器、变换器直流侧电容、储能单元、交流侧电感、电压传感器、电流传感器、ad采样模块、dsp主控制板、子模块fpga控制板和igbt驱动板，所述模块化多电平功率变换器包括多个子模块，所述子模块包括igbt半桥子模块和子模块电容；
2.根据权利要求1所述的一种面向构网型模块化储能系统，其特征在于，所述的模块化多电平功率变换器包括至少四个电平结构。
3.一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-2任一所述的储能系统，该方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种面向构网型模块化储能系统并网改进控制方法，其特征在于，所述的依据模数转换后的电压电流信号计算有功功率和无功功率包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种面向构网型...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝楠，陈国伟，李浩源，李官军，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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