一种变流器控制方法、装置及供电系统与流程

1.本发明涉及能源控制技术领域，具体而言，涉及一种变流器控制方法、装置及供电系统。


背景技术：

2.随着能源问题的日益严峻，传统能源日渐枯竭。并且，随着人们生活水平的提高，用电量急剧上升，交流电网需承担更大限度的冗余能力，以应对负载端的需求响应。用电分高峰和低谷时刻，例如在中午的时候，用电会突然增大，发电站就需要多发电，中午用电高峰时刻过后，发电站就不需要发那么多电，并且变压器等设备必须要按最大用电时来设计，这种情况会对电网造成巨大冲击，造成发电浪费，电源设备成本浪费。
3.供电系统包括发电设备(如光伏发电、风力发电等)、储能设备、负载、能源调度设备和电网。目前，由网侧变流器来稳定直流母线电压，网侧变流器运行如图1所示的电压外环和电流内环的双环控制，一般采用pi控制器对直流母线电压进行控制，具体的，电压环采集直流母线的实际电压，电压环通过对实际电压和设定电压进行比较来计算出电流环给定值，电流环通过对电流环给定值和反馈的实际电流进行比较来控制igbt的占空比，从而通过控制igbt的开通和关断来控制网侧变流器的交直流转换。在稳定直流母线电压时，如果实际电压大于设定电压，表示有能量流向母线电容，此时需要馈网；如果实际电压小于设定电压，表示发电不够，需要从电网取电。整个系统取电全部来自电网，此时大量负载的切入切出，容易对电网形成冲击。
4.针对现有技术中网侧变流器的控制方式容易对电网造成冲击的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种变流器控制方法、装置及供电系统，以至少解决现有技术中网侧变流器的控制方式容易对电网造成冲击的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种变流器控制方法，所述变流器连接至电网和直流母线，所述方法包括：根据设定功率和电网电压计算电流环给定值；确定所述电流环给定值的正负；根据所述电流环给定值的正负控制所述变流器进行整流或逆变，并根据所述电流环给定值控制所述变流器按照所述设定功率从所述电网取电或按照所述设定功率馈网。
7.可选的，根据设定功率和电网电压计算电流环给定值，包括：计算p
÷u÷
i0，其中，p表示设定功率，u表示电网电压，i0表示电流标幺值；将计算结果作为所述电流环给定值。
8.可选的，确定所述电流环给定值的正负，包括：在所述变流器具有电压环的情况下，通过所述电压环计算出参考电流环给定值，将所述参考电流环给定值的正负作为所述电流环给定值的正负；在所述变流器不具有电压环的情况下，根据发电功率和负载用电功率确定所述电流环给定值的正负。
9.可选的，根据发电功率和负载用电功率确定所述电流环给定值的正负，包括：若所述发电功率大于所述负载用电功率，则确定所述电流环给定值的正负为第一结果，其中，所述第一结果对应于变流器逆变；若所述发电功率小于所述负载用电功率，则确定所述电流环给定值的正负为第二结果，其中，所述第二结果对应于变流器整流。
10.可选的，在根据所述电流环给定值控制所述变流器按照所述设定功率从所述电网取电或按照所述设定功率馈网之后，还包括：若所述设定功率小于负载用电功率，则控制储能设备进行放电；若所述设定功率大于负载用电功率，则对所述储能设备进行充电或者减小所述设定功率。
11.可选的，上述方法还包括：由储能变流器稳定直流母线电压，其中，所述储能变流器连接至发电设备和直流母线。
12.本发明实施例还提供了一种变流器控制装置，所述变流器连接至电网和直流母线，所述变流器控制装置包括：计算模块，用于根据设定功率和电网电压计算电流环给定值；确定模块，用于确定所述电流环给定值的正负；控制模块，用于根据所述电流环给定值的正负控制所述变流器进行整流或逆变，并根据所述电流环给定值控制所述变流器按照所述设定功率从所述电网取电或按照所述设定功率馈网。
13.本发明实施例还提供了一种供电系统，包括：本发明实施例所述的变流器控制装置，所述变流器控制装置与储能设备、负载及变流器通信连接，所述储能设备和所述负载均连接至直流母线。
14.本发明实施例还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，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例所述方法的步骤。
15.本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例所述方法的步骤。
16.应用本发明的技术方案，根据设定功率和电网电压计算电流环给定值，确定电流环给定值的正负，根据电流环给定值的正负控制变流器进行整流或逆变，并根据电流环给定值控制变流器按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网，有效控制网侧变流器进行整流或逆变，且通过网侧变流器能够按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网，实现了网侧变流器的恒限功率控制，避免对电网造成冲击，解决了现有技术中网侧变流器的控制方式容易对电网造成冲击的问题，保证整个系统稳定运行。
附图说明
17.图1是现有技术的网侧变流器双环控制的示意图；
18.图2是本发明实施例提供的供电系统的示意图；
19.图3是本发明实施例提供的变流器控制方法的流程图；
20.图4是本发明实施例提供的网侧变流器恒限功率双环控制示意图；
21.图5是本发明实施例提供的变流器控制装置的结构框图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进
一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
25.如图2所示，为供电系统的示意图，供电系统包括：发电设备10、储能设备20、负载30、电网40和能源调度设备50。发电设备10可以是光伏发电、风力发电等设备，发电设备10通过储能变流器11连接至直流母线，直流母线通过网侧变流器41连接至电网40，储能设备20和负载30均连接至直流母线(即负载30为直流负载)，能源调度设备50与储能设备20、负载30及网侧变流器41通信连接。
26.储能变流器11具体可以是boost升压电路，将发电电压升高至定值。
27.网侧变流器41是双向变流器，用于进行交直流转换，例如，将发电设备10发出的直流电转换为交流电传送至电网(或供给交流负载)，或者，将交流电转换为直流电。网侧变流器41可以是电压外环和电流内环的双环控制，也可以是仅有电流环的单环控制。
28.能源调度设备50面向用户，用于控制储能设备20的充放电、控制负载30的开关以及控制网侧变流器41。
29.母线电容c的作用是功率解耦，即当前级功率不足时，母线电容可以提供一部分功率，当前级功率增加时，可将增加的功率暂时储存在母线电容中。母线电容c相当于一个缓冲器，不会造成后级功率的突变。
30.本发明实施例提供一种变流器控制方法，该变流器连接至电网和直流母线，即上述网侧变流器41。该变流器控制方法可以由能源调度设备50来执行。图3是本发明实施例提供的变流器控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
31.s301，根据设定功率和电网电压计算电流环给定值。
32.s302，确定电流环给定值的正负。
33.s303，根据电流环给定值的正负控制变流器进行整流或逆变，并根据电流环给定值控制变流器按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网。
34.其中，设定功率是根据供电系统实际用电情况预先测算出的目标功率，可以根据实际需求更改该设定功率的值。例如，根据要开启的各负载所需的功率之和得到设定功率。
35.电流环给定值的正负与网侧变流器进行整流逆变具有对应关系，示例性的，电流环给定值为负，则网侧变流器进行逆变，电流环给定值为正，则网侧变流器进行整流，当然也可以电流环给定值为负时进行整流，电流环给定值为正时进行逆变。变流器中的电流环
通过上述电流环给定值能够控制开关管(如igbt)的占空比，从而实现变流器的恒限功率控制。
36.本实施例根据设定功率和电网电压计算电流环给定值，确定电流环给定值的正负，根据电流环给定值的正负控制变流器进行整流或逆变，并根据电流环给定值控制变流器按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网，有效控制网侧变流器进行整流或逆变，且通过网侧变流器能够按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网，实现了网侧变流器的恒限功率控制，避免对电网造成冲击，解决了现有技术中网侧变流器的控制方式容易对电网造成冲击的问题，保证整个系统稳定运行。
37.在一个可选的实施方式中，s301根据设定功率和电网电压计算电流环给定值，包括：计算p
÷u÷
i0，其中，p表示设定功率，u表示电网电压，i0表示电流标幺值；将计算结果作为电流环给定值。电流标幺值是预先设置的。本实施方式根据设定功率计算出电流环给定值，使得电流环基于该电流环给定值能够保证网侧变流器按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网。
38.s302确定电流环给定值的正负，包括以下两种情况：
39.(1)在变流器具有电压环的情况下，通过电压环计算出参考电流环给定值，将参考电流环给定值的正负作为上述电流环给定值的正负。
40.本情况下，网侧变流器采用电压外环和电流内环的双环控制，电压环根据采集的直流母线实际电压计算出电流环给定值a(作为参考电流环给定值，包含正负和大小两个属性)，具体计算过程为现有技术，不进行详细描述。根据设定功率和电网电压计算出电流环给定值b，将电流环给定值a的正负属性赋给电流环给定值b。也就是说，本实施例仅使用电压环算出的电流环给定值a的正负属性，而不使用其大小属性。
41.(2)在变流器不具有电压环的情况下，根据发电功率和负载用电功率确定上述电流环给定值的正负。
42.本情况下，网侧变流器仅具有电流环，电流环仅可以进行电流控制，无法自动识别进行整流还是逆变。本实施例在单电流环的情况下，根据发电功率和负载用电功率能够确定进行整流还是逆变，使得网侧变流器处于正确的工作模式，解决了单电流环时无法自动识别进行整流还是逆变的问题。
43.进一步的，根据发电功率和负载用电功率确定上述电流环给定值的正负，包括：若发电功率大于负载用电功率，则确定上述电流环给定值的正负为第一结果，其中，第一结果对应于变流器逆变；若发电功率小于负载用电功率，则确定上述电流环给定值的正负为第二结果，其中，第二结果对应于变流器整流。由此能够使得网侧变流器处于正确的工作模式。
44.考虑到在供电系统工作过程中，发电功率和负载用电功率均可能会发生变化，从而导致设定功率不足或多余，在一个可选的实施方式中，在根据电流环给定值控制变流器按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网之后，还包括：若设定功率小于负载用电功率，则控制储能设备进行放电；若设定功率大于负载用电功率，则对储能设备进行充电或者减小设定功率。
45.本实施方式中，设定功率不够负载使用，则不足部分由储能设备提供，设定功率有剩余，则可以对储能设备进行充电或者减小设定功率值，整个供电系统中，储能设备一直处
于放电状态来稳定母线电压，如果要给储能设备充电，则需要利用高低电压差来强行充电，电能由高电势流向低电势。
46.本实施例中，网侧变流器进行恒限功率控制，由储能变流器稳定直流母线电压，其中，储能变流器连接至发电设备和直流母线。从而保证系统稳定运行。
47.本实施例以储能为中心进行整个系统的能源调节，由与用户端负载连接的储能变流器dc/dc稳定直流母线电压，在能源调度设备的调度下，有效控制与电网连接的网侧变流器ac/dc进行整流或逆变，并通过网侧变流器ac/dc实现按照设定功率从电网取电或按照设定功率馈网，避免对电网造成冲击，同时配合储能的调节保持整个系统的稳定运行。
48.如图4所示，为网侧变流器恒限功率双环控制的示意图，电压环采集直流母线实际电压，并根据该直流母线实际电压计算出电流环给定值a。能源调度设备根据设定功率和电网电压计算出电流环给定值b，并将电流环给定值a的正负赋给电流环给定值b。电流环根据带有正负的电流环给定值b(即﹢b或﹣b)来控制开关管的占空比，使得网侧变流器正确进行整流或逆变，并实现恒限功率控制。
49.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种变流器控制装置，可以用于实现上述实施例所述的变流器控制方法。所述变流器连接至电网和直流母线，用于进行交直流转换。该变流器控制装置可以通过软件和/或硬件实现，该变流器控制装置一般可集成于供电系统的能源调度设备中。
50.图5是本发明实施例提供的变流器控制装置的结构框图，如图5所示，该变流器控制装置包括：
51.计算模块51，用于根据设定功率和电网电压计算电流环给定值；
52.确定模块52，用于确定所述电流环给定值的正负；
53.控制模块53，用于根据所述电流环给定值的正负控制所述变流器进行整流或逆变，并根据所述电流环给定值控制所述变流器按照所述设定功率从所述电网取电或按照所述设定功率馈网。
54.可选的，计算模块51具体用于：计算p
÷u÷
i0，其中，p表示设定功率，u表示电网电压，i0表示电流标幺值；将计算结果作为所述电流环给定值。
55.可选的，确定模块52包括：
56.第一确定单元，用于在所述变流器具有电压环的情况下，通过所述电压环计算出参考电流环给定值，将所述参考电流环给定值的正负作为所述电流环给定值的正负；
57.第二确定单元，用于在所述变流器不具有电压环的情况下，根据发电功率和负载用电功率确定所述电流环给定值的正负。
58.可选的，第二确定单元具体用于：若所述发电功率大于所述负载用电功率，则确定所述电流环给定值的正负为第一结果，其中，所述第一结果对应于变流器逆变；若所述发电功率小于所述负载用电功率，则确定所述电流环给定值的正负为第二结果，其中，所述第二结果对应于变流器整流。
59.可选的，上述变流器控制装置还包括：储能控制模块，用于在控制模块53根据所述电流环给定值控制所述变流器按照所述设定功率从所述电网取电或按照所述设定功率馈网之后，若所述设定功率小于负载用电功率，则控制储能设备进行放电；若所述设定功率大于负载用电功率，则对所述储能设备进行充电或者减小所述设定功率。
60.可选的，由储能变流器稳定直流母线电压，其中，所述储能变流器连接至发电设备和直流母线。
61.上述变流器控制装置可执行本发明实施例所提供的变流器控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的变流器控制方法。
62.本发明实施例还提供一种供电系统，包括：上述实施例所述的变流器控制装置，变流器控制装置与储能设备、负载及变流器通信连接，储能设备和负载均连接至直流母线。
63.本发明实施例还提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述方法的步骤。
64.本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。
65.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
66.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。