本技術(shù)涉及變流器控制，尤其涉及一種斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，越來越多的風(fēng)能、太陽能和其他可再生能源正在得到開發(fā)和利用。由于環(huán)境因素的不確定性，風(fēng)力和光伏發(fā)電場的輸出功率變化很大，因此連接到電網(wǎng)的大量風(fēng)力和光伏發(fā)電裝置給電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2、為了實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，并同時確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，特別是在可再生能源成為未來電力系統(tǒng)的主要能源來源的情況下，儲能技術(shù)將成為電力系統(tǒng)及風(fēng)、光新能源企業(yè)必不可少的核心技術(shù)。

3、近年來，基于抽水蓄能基本原理，業(yè)內(nèi)開展了對重力儲能技術(shù)的研究。重力儲能即通過輸運提升重物，從而把富裕電能轉(zhuǎn)換、存儲為重物的勢能。重力儲能電站選址靈活，可以利用荒地、山地等空閑空間，避開農(nóng)業(yè)、生態(tài)用地，在一定程度上能夠擺脫對地理條件的限制，具有重要價值。斜坡式重力儲能系統(tǒng)是重力儲能的重要領(lǐng)域。

4、斜坡式重力儲能系統(tǒng)通常是利用電能驅(qū)動電機把重物載體從斜坡底部運送到頂部，從而把電能轉(zhuǎn)換為重物的重力勢能進(jìn)行存儲，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的充電；在重力作用下重物載體從斜坡頂部往低處運動并牽引電機發(fā)電，將重力勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋電網(wǎng)，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)發(fā)電。

5、網(wǎng)側(cè)變流器(grid-side?converter)是永磁同步電機與電網(wǎng)相連的重要組成部分，它的作用是控制輸送到電網(wǎng)的有功無功功率以保持直流母線電壓的穩(wěn)定。

6、當(dāng)前，普遍采用基于pi控制的網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略，經(jīng)本技術(shù)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：基于pi控制的網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略的調(diào)節(jié)速度較慢，波動范圍較大，控制效果有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)提供了一種斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置，以實現(xiàn)加快網(wǎng)側(cè)變流器的調(diào)節(jié)速度的目的。具體方案如下：

2、本技術(shù)第一方面提供一種斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，包括：

3、對斜坡式重力儲能系統(tǒng)中的三相電網(wǎng)電壓uga、ugb和ugc進(jìn)行檢測，對斜坡式重力儲能系統(tǒng)中的三相電網(wǎng)電流iga、igb和igc進(jìn)行檢測；

4、基于所述uga、ugb和ugc確定相位同步角度θg；

5、基于所述θg對所述iga、igb和igc進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)側(cè)電流在d坐標(biāo)軸上的分量igd和網(wǎng)側(cè)電流在q坐標(biāo)軸上的分量igq；

6、將直流母線電壓參考值udc*與直流母線電壓實際值udc之差輸入至滑膜電壓控制器中，獲得所述滑膜電壓控制器輸出的d軸電流參考值igd*；

7、將所述igd*與所述igd的差值輸入至第一pi控制器中，獲得所述第一pi控制器輸出的網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)輸入端的d軸電壓參考值ugd*，將預(yù)設(shè)的網(wǎng)側(cè)q軸電流參考值igq*與所述igq的差值輸入至第二pi控制器中，獲得所述第二pi控制器輸出的網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)輸入端的q軸電壓參考值ugq*；

8、將所述ugd*與第一前饋補償項做差，獲得網(wǎng)側(cè)d軸電壓參考值ugd，將所述ugq*與第二前饋補償項做和，獲得網(wǎng)側(cè)q軸電壓參考值ugq；

9、分別對所述ugd和所述ugq進(jìn)行坐標(biāo)變換，獲得網(wǎng)側(cè)α軸電壓ugα和網(wǎng)側(cè)β軸電壓ugβ；

10、對所述ugα和ugβ進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制svpwm處理，獲得用于驅(qū)動所述網(wǎng)側(cè)變流器工作的pwm信號；

11、基于所述pwm信號驅(qū)動所述網(wǎng)側(cè)變流器。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述滑膜電壓控制器根據(jù)所述udc*與udc的差值獲得所述igd*的過程，包括：

13、所述滑膜電壓控制器根據(jù)公式

14、

15、計算獲得所述igd*，其中，c為直流母線支撐電容，egd為電網(wǎng)電壓在d坐標(biāo)軸上的分量，rg為交流側(cè)線路電阻，ε為介電常數(shù)，為滑膜趨近率參量，m和n均為大于0的自然數(shù)，e為自然對數(shù)，s為滑模面函數(shù)，q為永磁同步電機的每極每相槽數(shù)，idc為直流負(fù)載電流。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述基于所述uga、ugb和ugc確定相位同步角度θg，包括：

17、將所述uga、ugb和ugc輸入鎖相環(huán)中，獲得所述鎖相環(huán)輸出的相位同步角度θg。

18、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一前饋補償項為：-igdrg+ωglgdigd+egd；所述第二前饋補償項為：-igqrg+ωglgqigq+egq，其中，rg為交流側(cè)線路電阻，ωg為斜坡式重力儲能系統(tǒng)中的永磁同步電機的機械角速度，lgd為d軸電感，lgq為q軸電感，egd為電網(wǎng)電壓在d坐標(biāo)軸上的分量，egd為電網(wǎng)電壓在d坐標(biāo)軸上的分量，egq為電網(wǎng)電壓在q坐標(biāo)軸上的分量。

19、本技術(shù)第二方面提供一種斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制裝置，包括：

20、檢測單元，用于對斜坡式重力儲能系統(tǒng)中的三相電網(wǎng)電壓uga、ugb和ugc進(jìn)行檢測，對斜坡式重力儲能系統(tǒng)中的三相電網(wǎng)電流iga、igb和igc進(jìn)行檢測；

21、角度確定單元，用于基于所述uga、ugb和ugc確定相位同步角度θg；

22、第一電流獲得單元，用于基于所述θg對所述iga、igb和igc進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)側(cè)電流在d坐標(biāo)軸上的分量igd和網(wǎng)側(cè)電流在q坐標(biāo)軸上的分量igq；

23、第二電流獲得單元，用于將直流母線電壓參考值udc*與直流母線電壓實際值udc之差輸入至滑膜電壓控制器中，獲得所述滑膜電壓控制器輸出的d軸電流參考值igd*；

24、第一電壓獲得單元，用于將所述igd*與所述igd的差值輸入至第一pi控制器中，獲得所述第一pi控制器輸出的網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)輸入端的d軸電壓參考值ugd*，將預(yù)設(shè)的網(wǎng)側(cè)q軸電流參考值igq*與所述igq的差值輸入至第二pi控制器中，獲得所述第二pi控制器輸出的網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)輸入端的q軸電壓參考值ugq*；

25、第二電壓獲得單元，用于將所述ugd*與第一前饋補償項做差，獲得網(wǎng)側(cè)d軸電壓參考值ugd，將所述ugq*與第二前饋補償項做和，獲得網(wǎng)側(cè)q軸電壓參考值ugq；

26、第三電壓獲得單元，用于分別對所述ugd和所述ugq進(jìn)行坐標(biāo)變換，獲得網(wǎng)側(cè)α軸電壓ugα和網(wǎng)側(cè)β軸電壓ugβ；

27、驅(qū)動信號獲得單元，用于對所述ugα和ugβ進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制svpwm處理，獲得用于驅(qū)動所述網(wǎng)側(cè)變流器工作的pwm信號；

28、驅(qū)動單元，用于基于所述pwm信號驅(qū)動所述網(wǎng)側(cè)變流器。

29、在一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括：所述滑膜電壓控制器，

30、所述滑膜電壓控制器用于根據(jù)公式

31、

32、計算獲得所述igd*，其中，c為直流母線支撐電容，egd為電網(wǎng)電壓在d坐標(biāo)軸上的分量，rg為交流側(cè)線路電阻，ε為介電常數(shù)，為滑膜趨近率參量，m和n均為大于0的自然數(shù)，e為自然對數(shù)，s為滑模面函數(shù)，q為永磁同步電機的每極每相槽數(shù)，idc為直流負(fù)載電流。

33、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述角度確定單元具體用于：

34、將所述uga、ugb和ugc輸入鎖相環(huán)中，獲得所述鎖相環(huán)輸出的相位同步角度θg。

35、本技術(shù)第三方面提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可讀指令，當(dāng)所述計算機可讀指令在電子設(shè)備上運行時，使得所述電子設(shè)備實現(xiàn)第一方面任一實現(xiàn)方式的斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法。

36、本技術(shù)第四方面提供一種電子設(shè)備，包括至少一個處理器和與所述處理器連接的存儲器，其中：

37、所述存儲器用于存儲計算機程序；

38、所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序，以使所述電子設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)第一方面任一實現(xiàn)方式的斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法。

39、本技術(shù)第五方面提供一種計算機存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)承載有一個或多個計算機程序，當(dāng)所述一個或多個計算機程序被電子設(shè)備執(zhí)行時，能夠使所述電子設(shè)備實現(xiàn)第一方面任一實現(xiàn)方式的斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法。

40、借由上述技術(shù)方案，本技術(shù)提供的斜坡式重力儲能系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置，可以綜合利用滑膜電壓控制器和pi控制器實現(xiàn)對網(wǎng)側(cè)變流器的控制，本技術(shù)對各項目標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié)速度更快，波動范圍也更小，具有更好的控制效果。