级联储能系统的分相VSG控制方法、装置、介质及设备与流程

本发明涉及电力电子与新能源并网，尤其是涉及一种级联储能系统的分相vsg控制方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、随着双碳战略目标的深入推进，以新能源为主体的新型电力系统加速构建，光伏、风电等可再生能源的并网规模持续扩大；然而，新能源发电固有的强随机性、波动性与间歇性，导致其并网变流器普遍呈现低惯性、弱阻尼的运行特性，进而对电网的频率稳定与电压支撑构成严峻挑战；级联h桥储能系统凭借其模块化结构、易于实现中高压直联并网等突出优势，在大容量储能领域展现出广阔的应用前景，其中的核心控制环节，级联h桥储能变流器广泛采用虚拟同步发电机(vsg)控制技术，通过模拟同步发电机的惯性与阻尼响应，以增强并网变流器对电网的主动支撑能力，改善系统运行稳定性。

2、在实际工程运行中，电网电压常因不对称故障、负荷不平衡等非理想工况而呈现不同程度的不平衡状态，为应对这种工况，现有vsg控制策略普遍引入正负序分量分离环节，例如常用的t/4延迟法，以实现对正负序分量的独立调控；然而，此类方法依赖固定的计算周期方能完成序分量提取，导致控制指令在时间上滞后于电网状态的实时变化，尤其在暂态过程中，固有滞后效应易加剧功率超调，引发系统振荡甚至失稳，难以满足高动态响应场景的应用需求；与此同时，对于星型连接的级联h桥拓扑而言，其结构本身不提供零序电流通路，而常规的分相控制方案在应用于该拓扑时，会在各相电流指令中额外引入零序分量，导致控制目标偏离，使得现有分相策略难以直接移植适用；尽管已有研究尝试通过零序电压补偿或零序电流修正等手段加以改进，但仍普遍存在动态响应慢、控制逻辑复杂、计算开销较大等缺点。

3、因此，一种能够实现无延迟、无零序干扰级联储能系统的分相vsg控制方法亟待研究。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种级联储能系统的分相vsg控制方法、装置、介质及设备，主要目的在于解决现有技术中vsg控制策略在电网不平衡工况下存在控制滞后与零序干扰的缺陷，导致暂态稳定性差且难以适用于星型级联h桥拓扑的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面提供了一种级联储能系统的分相vsg控制方法，所述级联储能系统为星型级联h桥拓扑结构，包括：

3、将所述星型级联h桥拓扑结构的三相电路解耦，分别等效为三个相互独立的单相控制单元，并基于所述单相控制单元的电路参数构建分相虚拟同步发电机控制模型；

4、基于所述分相虚拟同步发电机控制模型，根据相电压采样值和相电流采样值计算相瞬时功率，并将所述相瞬时功率分别输入至有功-频率控制环和无功-电压控制环，生成初始电压参考值，根据所述初始电压参考值生成对应的电流给定值；

5、检测所述电流给定值中的零序分量，并在所述电流给定值中叠加与所述零序分量反向的补偿量，得到消除所述零序分量后的目标相电流给定值，利用所述目标相电流给定值进行脉宽调制控制，得到开关驱动信号；

6、基于所述开关驱动信号控制所述级联储能系统运行，并基于所述级联储能系统的运行状态信息确定稳定性裕度，当所述稳定性裕度低于预设阈值时，调整所述有功-频率控制环和/或所述无功-电压控制环的控制参数。

7、根据本发明的第二个方面提供了一种级联储能系统的分相vsg控制装置，所述级联储能系统为星型级联h桥拓扑结构，包括：

8、分相建模模块，用于将所述星型级联h桥拓扑结构的三相电路解耦，分别等效为三个相互独立的单相控制单元，并基于所述单相控制单元的电路参数构建分相虚拟同步发电机控制模型；

9、指令生成模块，用于基于所述分相虚拟同步发电机控制模型，根据相电压采样值和相电流采样值计算相瞬时功率，并将所述相瞬时功率分别输入至有功-频率控制环和无功-电压控制环，生成初始电压参考值，根据所述初始电压参考值生成对应的电流给定值；

10、零序补偿模块，用于检测所述电流给定值中的零序分量，并在所述电流给定值中叠加与所述零序分量反向的补偿量，得到消除所述零序分量后的目标相电流给定值，利用所述目标相电流给定值进行脉宽调制控制，得到开关驱动信号；

11、闭环调控模块，用于基于所述开关驱动信号控制所述级联储能系统运行，并基于所述级联储能系统的运行状态信息确定稳定性裕度，当所述稳定性裕度低于预设阈值时，调整所述有功-频率控制环和/或所述无功-电压控制环的控制参数。

12、根据本发明的第三个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述级联储能系统的分相vsg控制方法。

13、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述级联储能系统的分相vsg控制方法。

14、本发明提供的一种级联储能系统的分相vsg控制方法、装置、介质及设备，通过将星型级联h桥拓扑结构的三相电路解耦为三个相互独立的单相控制单元并构建分相虚拟同步发电机控制模型，避免对固定计算周期的依赖，从根本上消除了序分量提取环节所固有的控制滞后，使控制指令能够实时跟随电网状态变化；通过检测电流给定值中的零序分量并叠加反向补偿量予以消除，解决了常规分相控制方案在星型拓扑中引入零序分量导致控制目标偏离的问题，使分相控制策略能够直接适用于星型级联h桥结构；通过基于运行状态信息确定稳定性裕度并在低于预设阈值时自适应调整控制环参数，形成了从状态感知、到裕度判断、再到参数调节的闭环控制机制，能够主动抑制暂态过程中的功率超调与系统振荡，显著提升系统在电网故障及不平衡工况下的动态响应速度和运行稳定性。综上，上述方法同时克服了现有技术动态响应慢、拓扑适应性差、暂态稳定性不足的技术障碍，实现了级联储能系统在不平衡电网条件下的快速、稳定、适应性控制。

15、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

1.一种级联储能系统的分相vsg控制方法，所述级联储能系统为星型级联h桥拓扑结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始电压参考值生成对应的电流给定值，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三相所述电流给定值中叠加的补偿量相等，且三相所述目标相电流给定值之和为零。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述级联储能系统的运行状态信息确定稳定性裕度，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述输出阻抗模型包括正序输出阻抗模型和负序输出阻抗模型；所述根据所述电压扰动信号与所述电流响应信号的比值建立所述级联储能系统的输出阻抗模型，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述稳定性裕度包括正序稳定性裕度和负序稳定性裕度；所述基于所述输出阻抗模型判断所述级联储能系统在与电网阻抗交互时的稳定性裕度，包括：

8.一种级联储能系统的分相vsg控制装置，所述级联储能系统为星型级联h桥拓扑结构，其特征在于，包括：

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。