本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行控制，尤其涉及一種并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法、系統(tǒng)、設備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著光伏、風電等可再生能源的快速崛起，傳統(tǒng)化石燃料能源發(fā)電比例下降，光伏滲透率不斷增加。光儲混聯(lián)系統(tǒng)接入電網(wǎng)都依賴于逆變器，且隨著基于電力電子設備并網(wǎng)的可再生能源滲透率的提高，電力系統(tǒng)逐漸由同步發(fā)電機發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏﹄娮釉O備發(fā)電，導致電網(wǎng)缺乏慣性和阻尼，電網(wǎng)強度呈弱電網(wǎng)特性，驅(qū)動了構(gòu)網(wǎng)控制的發(fā)展。下垂控制及其改進控制、功率同步控制及虛擬同步發(fā)電機等構(gòu)網(wǎng)控制能夠模擬同步發(fā)電機運行特性，又兼具電力電子設備的靈活性，能有效解決電網(wǎng)低慣性和阻尼問題。

2、隨著可再生能源滲透率提高，電網(wǎng)強度進一步降低，電力系統(tǒng)逐漸呈弱電網(wǎng)。以短路比（short?circuit?ratio，scr）來描述系統(tǒng)強度大小，當scr<3時，系統(tǒng)可看作弱電網(wǎng)。跟網(wǎng)控制利用鎖相環(huán)（phase?locked?loop，pll）實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓相位同步，pll在弱電網(wǎng)下在電網(wǎng)基頻附近產(chǎn)生負阻尼引發(fā)系統(tǒng)振蕩，且pll本身不對稱輸出會產(chǎn)生頻率耦合，當電網(wǎng)中存在多個pll時，還會存在控制回路間的強耦合，惡化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。構(gòu)網(wǎng)控制基于功率信號與電網(wǎng)同步，能為電力系統(tǒng)提供頻率和電壓支撐，避免了pll的不良影響，在弱電網(wǎng)中穩(wěn)定性良好。但由于構(gòu)網(wǎng)控制減小了系統(tǒng)阻尼比，當電網(wǎng)強度較大時，系統(tǒng)穩(wěn)定性能降低。隨scr降低，跟網(wǎng)控制的逆變器逐漸不穩(wěn)定，而構(gòu)網(wǎng)控制逆變器穩(wěn)定性提高。由此可知，構(gòu)網(wǎng)控制在弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性較強，強電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性較弱，跟網(wǎng)控制穩(wěn)定性反之。在光儲混聯(lián)系統(tǒng)中，電網(wǎng)強度受電源或負載影響不斷變化，單一跟網(wǎng)型或構(gòu)網(wǎng)型控制都難以維持電網(wǎng)強度大范圍變化的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法、系統(tǒng)、設備及介質(zhì)，以解決單一跟網(wǎng)型或構(gòu)網(wǎng)型控制都難以維持電網(wǎng)強度大范圍變化的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2、第一方面，提供了一種并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法，包括如下步驟：

3、s1：針對光儲系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，建立跟網(wǎng)控制和構(gòu)網(wǎng)控制的控制模型；

4、s2：根據(jù)電網(wǎng)強度，采用滯環(huán)切換控制建立跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)控制的切換判據(jù)；

5、s3：利用積分器、電壓預同步及狀態(tài)跟隨器實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器控制中相位角和dq軸電流參考值的柔性切換，以實現(xiàn)跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)的柔性切換控制。

6、進一步地，所述光儲系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)逆變器，儲能發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過dc/dc變流器并聯(lián)至并網(wǎng)逆變器直流側(cè)，再經(jīng)過并網(wǎng)逆變器向交流電網(wǎng)供電；其中，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用boost變換器升壓，采用最大功率跟蹤控制；儲能發(fā)電系統(tǒng)采用buck-boost變換器升壓，儲能發(fā)電系統(tǒng)采用定直流母線控制，通過電壓電流雙pi環(huán)控制得到dc/dc變流器驅(qū)動信號，具體儲能控制表示如下：

7、

8、式中，udcref為直流電壓參考值；udc為直流電壓實際值；idcref為直流電流參考值；vdcref為輸出直流電壓參考值；kp1、ki1分別為的比例系數(shù)和積分系數(shù)，kp2、ki2分別為電流環(huán)的比例系數(shù)和積分系數(shù)。

9、進一步地，所述跟網(wǎng)控制的控制結(jié)構(gòu)分為鎖相環(huán)、功率外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，跟網(wǎng)控制的控制模型表示如下：

10、

11、式中，θ為相位角；ω和ωn分別代表實際角頻率和額定角頻率；kppll和kipll分別表示鎖相環(huán)pi系數(shù)中的比例系數(shù)和積分系數(shù)；idref和iqref表示并網(wǎng)逆變器輸出的dq軸參考電流值；pref和qref分別表示并網(wǎng)逆變器輸出的有功功率和無功功率的參考值；ud和uq表示pcc處電壓的dq軸分量，id和iq表示pcc處電流的dq軸分量；edref和eqref表示并網(wǎng)逆變器輸出?dq軸參考電壓值；kpi和kii分別代表電流內(nèi)環(huán)中的比例系數(shù)和積分系數(shù)；lf代表濾波器電感；s表示復頻域變量；中的下標?1?表示并網(wǎng)逆變器處于跟網(wǎng)控制狀態(tài)。

12、進一步地，構(gòu)網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)與跟網(wǎng)控制在內(nèi)環(huán)上存在相似性，但在外環(huán)控制及同步方式上存在較大不同，構(gòu)網(wǎng)控制的控制模型表示如下：

13、

14、式中，mn和?nn分別表示有功和無功下垂系數(shù)；ωlfp表示低通濾波器；ωc表示低通濾波器的截止頻率；p0和q0分別表示并網(wǎng)逆變器輸出有功功率和無功功率的實際值；un表示電網(wǎng)額定電壓；udref和uqref分別表示電壓外環(huán)的參考電壓uref?的dq軸分量；kpv和kiv分別表示電壓外環(huán)中的比例系數(shù)和積分系數(shù)；中的下標?2?表示并網(wǎng)逆變器處于跟網(wǎng)控制狀態(tài)。

15、進一步地，步驟s2中，電網(wǎng)強度以短路比scr進行量化，其表達式如下：

16、

17、式中，sac為交流系統(tǒng)短路容量；sn為新能源設備額定容量；un為并網(wǎng)逆變器輸出端口的額定電壓；pdn為并網(wǎng)逆變器輸出端口的額定功率；zg為電網(wǎng)線路阻抗；

18、為避免兩種控制策略在工況變化時反復切換，切換方法設置為滯環(huán)切換，在短路比增大至scr1時并網(wǎng)逆變器采用跟網(wǎng)控制，在短路比減小至scr2時并網(wǎng)逆變器采用構(gòu)網(wǎng)控制，且scr1大于scr2。

19、進一步地，步驟s3具體包括：

20、并網(wǎng)逆變器初始時運行在跟網(wǎng)控制時，當并網(wǎng)逆變器由跟網(wǎng)控制切換向構(gòu)網(wǎng)控制時，電壓預同步啟動，構(gòu)網(wǎng)控制輸出的參考電壓uref跟隨電網(wǎng)實際變化；相位角切換利用積分器的連續(xù)性，將切換置于積分器前，相位角不會產(chǎn)生突變，切換時跟網(wǎng)控制下相位角θ1與構(gòu)網(wǎng)控制下的相位角θ2相等；狀態(tài)跟隨器一直控制構(gòu)網(wǎng)控制下的參考電流idqref2跟隨跟網(wǎng)控制下的參考電流idqref1，在切換為構(gòu)網(wǎng)控制時，構(gòu)網(wǎng)控制下的參考電流idqref2與跟網(wǎng)控制下的參考電流idqref1相等；

21、并網(wǎng)逆變器初始運行在構(gòu)網(wǎng)控制時，當并網(wǎng)逆變器由構(gòu)網(wǎng)控制切換向跟網(wǎng)控制時，由于鎖相環(huán)一直工作，與電網(wǎng)相位同步，故切換時跟網(wǎng)控制下相位角θ1總是與構(gòu)網(wǎng)控制下的相位角θ2相等；狀態(tài)跟隨器一直控制跟網(wǎng)控制下的參考電流idqref1跟隨構(gòu)網(wǎng)控制下的參考電流idqref2，在切換為跟網(wǎng)控制時，跟網(wǎng)控制下的參考電流idqref1與構(gòu)網(wǎng)控制下的參考電流idqref2相等。

22、進一步地，狀態(tài)跟蹤器輸出補償量表達式為：

23、

24、式中，kp3、ki3分別為pi環(huán)的比例系數(shù)和積分系數(shù)。

25、第二方面，提供了一種并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換系統(tǒng)，包括：

26、控制模型構(gòu)建模塊，用于針對光儲系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，建立跟網(wǎng)控制和構(gòu)網(wǎng)控制的控制模型；

27、切換判據(jù)建立模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)強度，采用滯環(huán)切換控制建立跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)控制的切換判據(jù)；

28、柔性切換模塊，用于利用積分器、電壓預同步及狀態(tài)跟隨器實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器控制中相位角和dq軸電流參考值的柔性切換，以實現(xiàn)跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)的柔性切換控制。

29、第三方面，提供了一種電子設備，包括：

30、存儲器，其上存儲有計算機程序或指令；

31、處理器，用于加載并執(zhí)行所述計算機程序或指令，以實現(xiàn)如前所述的并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法。

32、第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如前所述的并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法。

33、本發(fā)明提出了一種并網(wǎng)逆變器跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換方法、系統(tǒng)、設備及介質(zhì)，具有如下有益效果：在光儲系統(tǒng)中，儲能能夠平抑光伏功率波動，穩(wěn)定直流母線電壓；基于光儲系統(tǒng)采用積分器和狀態(tài)跟隨器實現(xiàn)跟網(wǎng)/構(gòu)網(wǎng)柔性切換控制，在強電網(wǎng)下逆變器采用跟網(wǎng)控制，弱電網(wǎng)下逆變器采用構(gòu)網(wǎng)控制，有效保障在電網(wǎng)強度大范圍變化時系統(tǒng)的穩(wěn)定性。