[发明专利]一种双级式储能变流器有功功率控制方法

权利要求书

1.一种双级式储能变流器有功功率控制方法，所述的双级式储能变流器包含交流逆变单元ACU和多个直流变压单元DCU，其特征在于：所述的交流逆变单元ACU采用ACU控制器控制，每个直流变压单元DCU采用各自DCU控制器分别控制；ACU控制器接收能量管理系统EMS的有功功率调度指令P_ref，结合基于直流母线电压实际值U_bus的滞环PI控制，实现双级式储能变流器对EMS有功功率调度指令P_ref的跟踪，同时避免触发直流母线电压故障；在每个DCU控制器中，设定的直流母线电压参考值U_busref减去直流母线电压实际值U_bus，再减去充电电流的反馈R*I_chx，其中R为充电电流下垂系数，I_chx为编号为x的直流变压单元对应的充电电流，运算结果经PID环节得到充电功率参考中间值P_{chref 1}；直流母线电压实际值U_bus，经微分环节后得到阻尼功率P_damp，其中K_d为微分环节微分系数；每个DCU控制器接收电池管理系统BMS下发的电池充放电功率指令P_batx，加上充电功率参考中间值P_{chref 1}，再减去阻尼功率P_damp，得到充电功率参考值P_chref；充电功率参考值P_chref除以电池电压实际值U_batx，结果经正向电流限幅+Lim和负向电流限幅-Lim后，得到充电电流参考中间值I_{chref 1}；通过基于电池电压实际值U_batx的不对称PI控制前馈策略，得到充电电流参考前馈值I_{chref 2}；充电电流参考中间值I_{chref 1}减去充电电流参考前馈值I_{chref 2}，运算结果经正向电流限幅+Lim和负向电流限幅-Lim后得到充电电流参考值I_chref；充电电流参考值I_chref经电流环和PWM策略输出到对应直流变压单元DCU，实现电池充放电功率控制。

2.根据权利要求1所述的双级式储能变流器有功功率控制方法，其特征在于：ACU控制器有功功率控制策略包含以下内容：

(1)能量管理系统EMS将有功功率调度指令P_ref下发到ACU控制器，ACU控制器采集电网三相电压U_gabc，经锁相环计算电网电压有功分量U_gd；能量管理系统EMS下发的有功功率调度指令P_ref除以电网电压有功分量U_gd，得到有功电流参考中间值I_{gdref 1}；

(2)设定的直流母线电压参考值U_busref减去直流母线电压实际值U_bus后进入滞环环节，滞环环节的输出减去有功电流参考补偿值的反馈K_c*I_gdcomp，进入PI控制环节，PI控制环节输出有功电流参考补偿值I_gdcomp,其中K_c为有功电流参考补偿值反馈系数；

(3)有功电流参考中间值I_gdref1减去有功电流参考补偿值I_gdcomp，得到实际有功电流参考值I_gdref；实际有功电流参考值I_gdref经电流环和PWM调制策略后，输出到交流逆变单元ACU，实现双级式储能变流器与电网之间的有功功率控制。

3.根据权利要求1所述的双级式储能变流器有功功率控制方法，其特征在于：每个直流变压单元DCU采用各自的DCU控制器进行分别控制，各个DCU控制器控制策略相同；DCU控制器有功功率控制策略包含两部分：第一部分根据电池管理系统BMS下发的电池充放电功率指令，结合基于直流母线电压实际值的下垂功率分配策略，实现多个直流变压单元DCU并联运行时的有功功率分配，第二部分为基于电池电压实际值的不对称PI控制前馈策略，实现电池从恒流到恒压充电模式的自动平滑过渡；DCU控制器有功功率控制策略包含以下内容：

(1)对于基于直流母线电压的下垂功率分配策略，设定的直流母线电压参考值U_busref减去直流母线电压实际值U_bus，再减去充电电流的反馈R*I_chx，减法运算结果进入PID环节，PID环节输出充电功率参考中间值P_{chref 1}；直流母线电压实际值U_bus经微分环节后得到阻尼功率P_damp，用于阻尼充放电暂态调整过程中可能出现的功率振荡；充电功率参考中间值P_{chref 1}加上电池管理系统BMS下发的电池充放电功率指令P_batx，再减去阻尼功率P_damp，得到充电功率参考值P_chref；充电功率参考值P_chref除以电池电压实际值U_batx，结果经正向电流限幅+Lim和负向电流限幅-Lim后，得到充电电流参考中间值I_{chref 1}；R为充电电流下垂系数，I_chx为编号为x的直流变压单元对应的充电电流；K_d为微分环节微分系数；

(2)对于基于电池电压的不对称PI控制前馈策略，设定的电池最大电压U_{bat max}减去电池电压实际值U_batx，减法运算结果进入PI环节，PI环节输出经正向电流限幅0和负向电流限幅-Lim后，得到充电电流参考前馈值I_{chref 2}；

(3)基于直流母线电压的下垂功率分配策略输出的充电电流参考中间值I_{chref 1}，减去基于电池电压的不对称PI控制前馈策略输出的充电电流参考前馈值I_{chref 2}，减法运算结果经过正向电流限幅+Lim和负向电流限幅-Lim后，得到充电电流参考值I_chref；充电电流参考值I_chref经电流环和PWM策略后，输出到对应直流变压单元DCU，实现对应电池的充放电功率控制。