[发明专利]一种微电网储能PCS控制系统和方法

说明书

本发明公开一种微电网储能PCS控制系统和方法，三相桥式逆变电路的输入端通过直流EMI滤波电路连接蓄电池，输出端通过LCL滤波电路连接三相电网；三相桥式逆变电路的输出端三相线路上分别设有电流传感器和电压传感器，各电流互感器和电压传感器的输出端分别连接控制模块；控制模块接收外部三相指令信号，并根据接收到的对应各相的指令信号，以及相应相别电压传感器和电流传感器输入的电压或电流反馈值，控制三相桥式逆变电路中各开关器件的导通或关闭。本发明的控制模块能够实现微电网储能的分相控制，且可提高功率控制精度。

技术领域

本发明涉及微电网储能控制技术领域，特别是一种微电网储能PCS控制系统和方法。

背景技术

分布式发电相比于传统大电网，具有绿色无污染，安装地点灵活，能量利用率高，减少了长线路的输电损耗能量等特点。但是其自身存在的问题也逐渐暴露出来，分布式电源控制困难、不稳定、成本较高。随着电力电子技术与现代控制的发展，微电网出现了，它由微源、负荷、控制装备、储能装备结合而成，构成一个可控的单元向用户提供电能或热能。相比于大电网，微电网更接近负荷，无需建设超高压、远距离电网输电，极大的减少了线路损耗，且微电网具有发电供热制冷等多项功能，可实现更高的综合能源利用率；微电网可在大电网出现扰动的情况下，能孤岛运行，向负载供电，提到了用户供电的可靠性；微电网能以非集中程度更高的方式协调分布式电源，不仅可减轻大电网控制的负担，且能更好的发挥分布式电源的优势。

储能变流器作为微电网系统的核心部件之一，并网运行模式时通过像电网注入有功无功功率，实现电网的削峰填谷，稳定微电网系统；电网故障状态下，可以无缝切换，为电网提供功率支撑，保证了微电网并离网的平稳切换。储能变流器的功率控制精度关系着整个微电网系统的稳定。

由于微电网目前仍处于初期阶段，相关标准要求也较为宽松，例如GB/T34120-2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》中针对分相控制功能未被作为明确指标提出，且功率控制精度要求也未对20%额定功率以下工况有所要求。因此目前市面上的微电网储能PCS主要存在以下缺陷：

1、无分相控制功能。用户无法独立设定每相的输出功率参数，功率控制参数未实现解耦控制。

2、功率控制精度较低。PCS控制单元的控制算法难以同时满足稳定和高精度的要求。PI控制器稳定性较强但在高频段存在控制增益较低的缺点；比例谐振控制器(PR)在基频处增益非常大，低频段会因为电网频率的波动带来间谐波问题，因此难以在低频段使用，准比例谐振控制器，则会放大PR控制器的截止频带宽，在高频段效果较差，而比例谐振控制器(PR)与准比例谐振控制器并联使用理论上可以实现低频段较低增益与高频段高增益的完美效果，但是会牺牲控制系统的相角裕度，难以保证控制系统的稳定。

名词解释

储能变流器(Power Control System--PCS)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。

发明内容

本发明的目的是提供一种微电网储能PCS控制系统和方法，能够实现分相控制，且可提高功率控制精度。

本发明的技术方案如下：一种微电网储能PCS控制系统，包括：LCL滤波电路、三相桥式逆变电路、直流EMI滤波电路以及控制模块；三相桥式逆变电路的输入端通过直流EMI滤波电路连接蓄电池，输出端通过LCL滤波电路连接三相电网；

三相桥式逆变电路的输出端三相线路上分别设有电流传感器和电压传感器，各电流互感器和电压传感器的输出端分别连接控制模块；

控制模块接收外部三相指令信号，并根据接收到的对应各相的指令信号，以及相应相别电压传感器和电流传感器输入的电压或电流反馈值，控制三相桥式逆变电路中各开关器件的导通或关闭。