[发明专利]PCS电压频率控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PCS电压频率控制系统及控制方法。

背景技术

众所周知，风能、太阳能等间歇式电源并网及输配技术是目前能源领域的优先发展主题之一。与此相应，电池储能系统的应用引起了广泛关注。电池储能系统的一个重要组成部分就是PCS（Power Conversion System，能量转换系统）。PCS装置已在太阳能、风能等分布式发电技术中有较多的应用，并逐渐应用于飞轮储能、超级电容器、电池储能等小容量双向功率传递的储能系统中。通过PCS可以实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递，实现在正常或孤岛运行方式下的电压控制等。PCS的一个重要作用就是在大电网断电情况下，可继续给负载提供可靠的电压支撑，满足负载运行需求。为此，研究PCS的电压频率控制势在必行。

PCS电压频率控制主要目标是在离网情况下提供期望的电压。传统的含单电感滤器的PCS，虽然结构简单，但滤波效果不好；含LCL滤波器的PCS滤波效果较前者好，但对于大容量情况，要求的直流侧电压较高，不利于直流侧电池组件串并联。

PCS作为一种能量转换系统，可实现储能和电网或者负载的能量双向流动。为提高PCS输出性能，现有PCS多含有LCL型滤波器或者隔离变压器等装置。至此，PCS的数学模型将变成高阶模型，采用传统的电压电流双闭环控制不仅需要较多电压电流传感器，且增加了PI控制器（比例积分控制器）数量，不易调试，对于工程应用相当不便。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种PCS电压频率控制系统及控制方法，以简化控制策略和控制结构、控制PCS稳定输出期望的恒定或可变的电压和频率以满足工程需求。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

PCS电压频率控制系统，其结构特点是，包括参考电压变换器、锁相环、网侧电压变换器、电压互感器、第一比例积分控制器、第二比例积分控制器、坐标变换器和SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）发生器；所述参考电压变换器与所述锁相环的输出端相连接，所述锁相环的输出端还与所述网侧电压变换器相连接；所述网侧电压变换器通过电压互感器连接在电网的隔离变压器的高压侧；所述网侧电压变换器的两个输出端分别通过第一比例积分控制器和第二比例积分控制器与坐标变换器相连接；所述参考电压变换器的一个输出端连接在所述网侧电压变换器与第一比例积分控制器之间，所述参考电压变换器的另一个输出端连接在所述网侧电压变换器与第二比例积分控制器之间；所述坐标变换器的输出端与所述SVPWM发生器相连接；所述SVPWM发生器的输出端与电网的功率开关管相连接。

本发明还提供了一种PCS电压频率控制系统的控制方法。

PCS电压频率控制系统方法，其包括如下步骤：

步骤1：模型降阶；

步骤2：生成期望的三相电压Varef、Vbref和Vcref作为参考电压； 

步骤3：实时采集电网的隔离变压器T的高压侧的三相电压Va、Vb和Vc； 

步骤4：获取参考电压的相位θ；

步骤5：对Varef、Vbref和Vcref、Va、Vb和Vc进行坐标变换，将交流分量a、b和c变换为直流分量d和q，得到参考电压的d轴分量Vdref和q轴分量Vqref和采样电压的d轴分量Vd和q轴分量Vq；

步骤6：外环电压控制；将步骤5的Vdref减去Vd获得的差值输入至第一比例积分控制器，由第一比例积分控制器输出参量Vdr；将步骤5的Vqref减去Vq获得的差值输入至第二比例积分控制器，由第二比例积分控制器输出参量Vqr；

步骤7：dq到αβ坐标变换；将步骤6中获得参量Vdr和Vqr进行dq到αβ坐标变换，把两个直流分量d、q转变成两个同步旋转交流分量α、β，得到αβ坐标系下的电压Vα和Vβ；

步骤8：SVPWM信号调制；将步骤7中获得的Vα和Vβ作为SVPWM发生器的输入信号，由SVPWM发生器最终产生控制电网的功率开关管的PWM控制信号。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：