本發(fā)明屬于新型電力系統(tǒng)調頻領域，具體涉及一種儲能變流器自適應比值控制方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著人類社會的進步和科學工業(yè)領域的發(fā)展，全世界的用電需求呈大幅增長趨勢。然而，隨著煤炭石油的大量開采，目前地球上的資源緊缺，傳統(tǒng)的火力發(fā)電難以長時間滿足用電需求，多種分布式可再生新能源將逐步接入電網實現(xiàn)供電，構成新型電力系統(tǒng)。由此帶來的負面影響是，可再生新能源沒有傳統(tǒng)火力發(fā)電的慣性，高比例新能源和高電力電子器件的電力系統(tǒng)慣量大幅度降低，發(fā)電系統(tǒng)支撐作用差，調頻能力低，新型電力系統(tǒng)的調頻策略亟待突破。

2、儲能變流器主要的輔助調頻方法有pq功率控制和虛擬同步控制，單一的pq控制無慣量支撐，無法適應高比例新能源接入、電網慣性大幅度降低場景，單一的虛擬同步控制頻率響應慢，導致儲能容量需求大。鑒于此，為同步解決慣量支撐差和頻率響應慢的問題，兼具快速頻率響應和慣量支撐的儲能變流器調頻技術亟待突破。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種儲能變流器自適應比值控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中同步解決慣量支撐差和頻率響應慢的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、本發(fā)明第一方面，提供了一種儲能變流器自適應比值控制方法，包括如下步驟：

4、獲取電網短路比scr，并基于所述電網短路比scr，分別計算快速頻率響應的比例系數kffr以及虛擬同步控制的比例系數kvsg；

5、獲取變流器輸出三相電壓vgx和變流器輸出三相電流igx，并依據所述變流器輸出三相電壓vgx和變流器輸出三相電流igx計算得到變流器有功功率測量值p、無功功率測量值q；

6、基于變流器有功功率測量值p、無功功率測量值q，計算得到快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr、慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg；以及計算得到快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr、慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg；

7、基于所述變流器輸出三相電流igx，以及所述快速頻率響應的比例系數kffr、虛擬同步控制的比例系數kvsg，計算得到自適應比值第一電流值iffr和自適應比值第二電流值ivsg；

8、確定所述變流器輸出三相電壓vgx的dq軸分量vq和vd；

9、獲取總功率指令值pref；基于所述總功率指令值pref，以及快速頻率響應的比例系數kffr、虛擬同步控制的比例系數kvsg，分別計算得到快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、虛擬同步電機控制方式功率匹配值pvsg*；

10、設定快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*均為0；

11、將所述快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr、快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr，以及變流器輸出三相電壓q軸參考值vq*、變流器輸出三相電壓q軸分量vq，作為快速頻率響應控制環(huán)節(jié)的輸入，得到快速頻率響應控制電壓指令vffr；

12、獲取慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*；

13、將所述慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg、虛擬同步電機控制方式的功率匹配值pvsg*、慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*，以及電網同步角速度ω0、慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*、慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg作為慣量支撐控制環(huán)節(jié)的輸入，得到虛擬同步控制電壓指令vvsg；

14、基于所述快速頻率響應控制電壓指令vffr、虛擬同步控制電壓指令vvsg計算得到總電壓指令vref*；

15、基于所述總電壓指令vref*生成用于控制儲能變流器的開關控制信號。

16、進一步的，快速頻率響應的比例系數kffr以及虛擬同步控制的比例系數kvsg，分別按照下式進行計算：

17、

18、其中，kffr、kvsg分別為快速頻率響應與虛擬同步控制的比例系數，scr為電網短路比，kmax、k0為比例常數；e、n分別表示自然數。

19、進一步的，快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、虛擬同步電機控制方式功率匹配值pvsg*計算方式如下：

20、

21、其中，kffr、kvsg分別為快速頻率響應與虛擬同步控制的比例系數，pref為功率指令值。

22、進一步的，自適應比值第一電流值iffr和自適應比值第二電流值ivsg的計算方式如下：

23、

24、其中，igx為變流器輸出三相電流；iffr、ivsg分別為自適應比值第一電流值和自適應比值第二電流值；kffr、kvsg分別為快速頻率響應與虛擬同步控制的比例系數。

25、進一步的，總電壓指令vref*的計算方式下：

26、

27、其中，vref*、vffr、vvsg分別為總電壓指令、快速頻率響應控制電壓指令和虛擬同步控制電壓指令；kffr、kvsg分別為快速頻率響應與虛擬同步控制的比例系數。

28、進一步的，將所述快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr、快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr，以及變流器輸出三相電壓q軸參考值vq*、變流器輸出三相電壓q軸分量vq，作為快速頻率響應控制環(huán)節(jié)的輸入，得到快速頻率響應控制電壓指令vffr，包括：

29、將快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*與快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr作差，得到第一差值，將第一差值輸入第一無差拍控制器，得到控制器輸出電壓d軸分量ud；將快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr作差，得到第二差值，將第二差值輸入第二無差拍控制器，得到控制器輸出電壓q軸分量uq；將變流器輸出三相電壓q軸參考值vq*、變流器輸出三相電壓q軸分量vq作差，得到第三差值，將第三差值輸入第三無差拍控制器，得到控制器輸出角速度ωffr；

30、將控制器輸出電壓d軸分量ud、控制器輸出電壓q軸分量uq進行反dq變換，得到控制器輸出電壓幅值u*ffr；將控制器輸出角速度ωffr輸入積分器中，得到控制器輸出相角θffr；基于控制器輸出電壓幅值u*ffr、控制器輸出相角θffr計算得到快速頻率響應控制電壓指令vffr；其中，為電網初始相位角。

31、進一步的，將所述慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg、虛擬同步電機控制方式的功率匹配值pvsg*、慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*，以及電網同步角速度ω0、慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*、慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg作為慣量支撐控制環(huán)節(jié)的輸入，得到虛擬同步控制電壓指令vvsg，包括：

32、將電網同步角速度ω0和控制器輸出角速度ωvsg做差，得到第四差值，將第四差值乘以ω0dp得到功率解耦值；將所述虛擬同步電機控制方式的功率匹配值pvsg*與功率解耦值疊加，之后再與慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg做差，得到第五差值，將第五差值送入積分控制器，得到控制器輸出角速度ωvsg；將控制器輸出角速度ωvsg送入另一積分控制器中，得到控制器輸出相角θvsg；

33、將慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*做差，得到第六差值，將第六差值送入一比例控制器中，得到比例控制器輸出值；將比例控制器輸出值疊加慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*，之后再與慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg作差，得到第七差值，將第七差值乘以比例常數，得到控制器輸出電壓幅值u*vsg；

34、基于控制器輸出電壓幅值u*vsg、控制器輸出相角θvsg計算得到虛擬同步控制電壓指令vvsg；其中，為電網初始相位角。

35、本發(fā)明第二方面，提供了一種儲能變流器自適應比值控制裝置，包括：

36、調節(jié)系數計算模塊，用于獲取電網短路比scr，并基于所述電網短路比scr，分別計算快速頻率響應的比例系數kffr以及虛擬同步控制的比例系數kvsg；

37、第一計算模塊，用于獲取變流器輸出三相電壓vgx和變流器輸出三相電流igx，并依據所述變流器輸出三相電壓vgx和變流器輸出三相電流igx計算得到變流器有功功率測量值p、無功功率測量值q；

38、第二計算模塊，用于基于變流器有功功率測量值p、無功功率測量值q，計算得到快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr、慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg；以及計算得到快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr、慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg；

39、第三計算模塊，用于基于所述變流器輸出三相電流igx，以及所述快速頻率響應的比例系數kffr、虛擬同步控制的比例系數kvsg，計算得到自適應比值第一電流值iffr和自適應比值第二電流值ivsg；

40、第四計算模塊，用于確定所述變流器輸出三相電壓vgx的dq軸分量vq和vd；

41、第五計算模塊，用于獲取總功率指令值pref；基于所述總功率指令值pref，以及快速頻率響應的比例系數kffr、虛擬同步控制的比例系數kvsg，分別計算得到快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、虛擬同步電機控制方式功率匹配值pvsg*；

42、設定模塊，用于設定快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*均為0；

43、第一指令生成模塊，用于將所述快速頻率響應控制方式功率匹配值pffr*、快速頻率響應控制對應有功功率測量值pffr、快速頻率響應控制對應無功功率參考值qffr*、快速頻率響應控制對應無功功率測量值qffr，以及變流器輸出三相電壓q軸參考值vq*、變流器輸出三相電壓q軸分量vq，作為快速頻率響應控制環(huán)節(jié)的輸入，得到快速頻率響應控制電壓指令vffr；

44、數據獲取模塊，用于獲取慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*；

45、第二指令生成模塊，用于將所述慣量支撐控制對應有功功率測量值pvsg、虛擬同步電機控制方式的功率匹配值pvsg*、慣量支撐控制器電壓幅值實際值vvsg、慣量支撐控制器電壓幅值指令值vvsg*，以及電網同步角速度ω0、慣量支撐控制對應無功功率參考值qvsg*、慣量支撐控制對應無功功率測量值qvsg作為慣量支撐控制環(huán)節(jié)的輸入，得到虛擬同步控制電壓指令vvsg；

46、第六計算模塊，用于基于所述快速頻率響應控制電壓指令vffr、虛擬同步控制電壓指令vvsg計算得到總電壓指令vref*；

47、控制信號生成模塊，用于基于所述總電壓指令vref生成用于控制儲能變流器的開關控制信號。

48、本發(fā)明第三方面，提供了一種電子設備，包括處理器和存儲器，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序以實現(xiàn)如上述的儲能變流器自適應比值控制方法。

49、本發(fā)明第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有至少一個指令，所述至少一個指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的儲能變流器自適應比值控制方法。

50、與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的有益效果如下：

51、本發(fā)明提供的儲能變流器自適應比值控制方法，適用于儲能變流器輔助調頻，采用根據電網強度自適應調節(jié)最優(yōu)配比，兼顧了快速頻率響應和慣量支撐控制，能夠適應各種電網強度下接入，保證儲能變流器的調頻效果在最佳狀態(tài)附近；可以實現(xiàn)儲能變流器在額定功率容量下的最優(yōu)調頻，盡量減小電網頻率跌落的最低值。既提高了頻率響應速度，又增強了系統(tǒng)的慣量支撐能力。本發(fā)明提供的一種儲能變流器自適應比值控制裝置、電子設備和計算機可讀存儲介質同樣解決了背景技術部分提出的問題。

52、本發(fā)明中，快速頻率響應的比例系數kffr以及虛擬同步控制的比例系數kvsg，采用了logistic曲線，能夠平滑切換k值變比參數，避免了不同控制模式之間跳變。