一种功率变换器、光储供电系统及输出端口电压调节方法与流程

本技术涉及电力领域，尤其涉及一种功率变换器、光储供电系统及输出端口电压调节方法。

背景技术：

1、系统短路比(short circuit ratio，scr)是衡量电网强弱的一个技术指标。根据电气与电子工程师协会(institute of electrical and electronics engineers，ieee)确定的标准1204—1997的定义，scr小于3的交流电网即为弱电网，scr小于2的电网为极弱电网。

2、当功率变换器的并网点的电压(即端口电压，也即输出电压)低于低电压穿越(lowvoltage ride through，lvrt)阈值后，会导致功率变换器进入低电压穿越状态；而超过高电压穿越(high voltage ride through，hvrt)阈值后，会导致功率变换器进入高电压穿越状态。

3、在光伏、风电或储能功率变换器(或者功率变换系统)通过变压器和传输线并入电网的情况下，当功率变换器的端口电压出现波动时，将导致电网不稳定。示例性地，由于变压器、电网的传输线存在阻抗，当电网与功率变换器之间的传输阻抗较大或者电网包含的非同步能源比例较高，功率变换器的端口电压呈现弱8电网特性。在弱电网或极弱电网场景下，功率变换器的端口电压在开机启动或故障穿越恢复期间都会产生大幅波动。如何解决功率变换器的端口电压波动，是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种功率变换器、光储供电系统及输出端口电压调节方法，能够通过调节功率变换器的有功电流，从而有效缓解功率变换器端口电压的波动。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种功率变换器，包括控制器、功率变换电路、输入端口和输出端口；

3、所述输入端口一端与所述功率变换电路的输入端连接，所述输入端口的另一端用于与直流源连接，所述输出端口的一端与所述功率变换电路的输出端连接，所述输出端口的另一端用于与负载连接，所述功率变换电路用于将所述直流源输入的直流电转换为交流电输出给所述负载；

4、所述控制器用于当所述第一有功电流小于所述第二有功电流时，控制所述功率变换电路输出所述第一有功电流，或者，所述控制器用于当所述第一有功电流大于或者等于所述第二有功电流时，控制所述功率变换电路输出所述第二有功电流，其中，所述第一有功电流根据所述输出端口的端口电压和欠压环路控制参考电压的差值确定，所述第二有功电流根据所述功率变换电路的目标输出功率和所述功率变换器的输出端口的端口电压确定。

5、本方案中，本方案在极弱电网场景下或高光储比场景下，考虑了变流系统、功率变换器并网点的端口电压大幅波动时的影响，提供了一种实现第一环路控制和第二环路控制之间灵活平滑切换的控制手段，可以使得输出端口的端口电压波动减小，实现电压的快速稳定目的，确保功率变换器稳定运行。

6、在一种可能的实施方式中，所述第一有功电流的值等于所述输出端口的端口电压和欠压控制参考电压的差值进行比例-积分运算或者比例-积分-微分运算或者比例谐振运算的值。

7、本方案中，根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量或者通过比例谐振构成控制量，对被控对象进行控制，从而改善控制系统的稳态性能。

8、在另一种可能的实施方式中，所述控制器还用于当所述输出端口的端口电压小于欠压环路控制触发阈值时，将第一欠压参考电压作为所述欠压环路控制参考电压；

9、所述控制器还用于当所述输出端口的端口电压大于欠压环路控制退出阈值时，将第二欠压参考电压作为所述欠压环路控制参考电压，其中，所述第一欠压参考电压大于或等于所述第二欠压参考电压，所述第二欠压参考电压大于或等于所述欠压环路控制退出阈值，所述欠压环路控制退出阈值大于或等于所述欠压环路控制触发阈值。

10、本方案中，第一欠压参考电压和第二欠压参考电压的具体数值可以根据实际情况进行设置。本方案中，利用欠压环路控制触发阈值与输出端口的端口电压之间的大小关系、欠压控制退出阈值与功率变换器的端口电压之间的大小关系来确定欠压控制参考电压为第一欠压参考电压或第二欠压参考电压，以适应功率变换器的不同工作状态。

11、在又一种可能的实施方式中，所述控制器还用于当第一加权有功电流小于第二加权有功电流时，控制所述功率变换电路输出所述第一加权有功电流，或者，所述控制器还用于当所述第一加权有功电流大于或者等于所述第二加权有功电流时，控制所述功率变换电路输出所述第二加权有功电流，其中，所述第一加权有功电流根据所述第一有功电流和第一权重值确定，所述第二加权有功电流根据所述第二有功电流和第二权重值确定；

12、在所述端口电压小于高电压穿越触发阈值且大于低电压穿越触发阈值时，第一权重值大于第二权重值；

13、在所述端口电压大于所述高电压穿越触发阈值或者小于所述低电压穿越触发阈值时，所述第一权重值小于所述第二权重值。

14、本方案中，第一权重值和第二权重值的具体数值可以根据实际情况进行设置。基于第一权重值和第二权重值可以灵活调节第一有功电流、第二有功电流的大小，以满足不同的控制要求，有效提升本方案中对功率变换器进行控制的灵活性。

15、第二方面，本技术还提供一种光储供电系统，所述系统包括储能变流器、光伏逆变器和负载；

16、所述储能变流器的输入端用于与储能装置连接，所述光伏逆变器的输入端用于与光伏组件连接，所述储能变流器的输出端与所述光伏逆变器的输出端连接后与外部系统连接；

17、当所述光伏逆变器输出的有功电流小于第一有功电流时，所述储能变流器输出补充电流，其中，所述补充电流等于所述第一有功电流与所述光伏逆变器输出的有功电流的差值；

18、或者，

19、当所述光伏逆变器输出的有功电流大于所述第一有功电流时，所述光伏逆变器向所述储能变流器输入富余电流，其中，所述富余电流等于所述光伏逆变器输出的有功电流与所述第一有功电流的差值。

20、在一种可能的实施方式中，当所述光伏逆变器输出的有功电流小于所述第一加权有功电流时，所述储能变流器输出补充电流，其中，所述补充电流等于所述第一加权有功电流与所述光伏逆变器输出的有功电流的差值；

21、或者，

22、当所述光伏逆变器输出的有功电流大于所述第一加权有功电流时，所述光伏逆变器向所述储能变流器输入富余电流，其中，所述富余电流等于所述光伏逆变器输出的有功电流与所述第一有功电流的差值。

23、第三方面，本技术还提供一种输出端口电压调节方法，所述方法包括：

24、当第一有功电流小于第二有功电流时，功率变换器输出所述第一有功电流，或者，当所述第一有功电流大于或者等于所述第二有功电流时，所述功率变换器输出所述第二有功电流，其中，所述第一有功电流根据所述输出端口的端口电压和欠压环路控制参考电压的差值确定，所述第二有功电流根据所述功率变换电路的目标输出功率和所述功率变换器的输出端口的端口电压确定。

25、在一种可能的实施方式中，所述第一有功电流的值等于所述输出端口的端口电压和所述欠压环路控制参考电压的差值进行比例-积分运算或者比例-积分-微分运算或者比例谐振运算的值。

26、在另一种可能的实施方式中，当所述输出端口的端口电压小于欠压环路控制触发阈值时，所述功率变换器将第一欠压参考电压作为所述欠压环路控制参考电压；

27、当所述输出端口的端口电压大于欠压环路控制退出阈值时，所述功率变换器将第二欠压参考电压作为所述欠压环路控制参考电压，其中，所述第一欠压参考电压大于或等于所述第二欠压参考电压，所述第二欠压参考电压大于或等于所述欠压环路控制退出阈值，所述欠压环路控制退出阈值大于或等于所述欠压环路控制触发阈值。

28、在又一种可能的实施方式中，当第一加权有功电流小于第二加权有功电流时，所述功率变换器输出所述第一加权有功电流，或者，当所述第一加权有功电流大于或者等于所述第二加权有功电流时，所述功率变换器输出所述第二加权有功电流，其中，所述第一加权有功电流根据所述第一有功电流和第一权重值确定，所述第二加权有功电流根据所述第二有功电流和第二权重值确定；

29、在所述端口电压小于高电压穿越触发阈值且大于低电压穿越触发阈值时，第一权重值大于第二权重值；

30、在所述端口电压大于所述高电压穿越触发阈值或者小于所述低电压穿越触发阈值时，所述第一权重值小于所述第二权重值。