CN112186792A - 储能变流器运行模式切换控制的方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种储能变流器运行模式切换控制的方法、系统、装置及电子设备，涉及电池储能变流控制领域。该控制方法包括：DC/AC变换器控制直流母线电压保持恒定；根据运行模式，通过相应外环生成电池电流共用内环的控制参考值；利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器；获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值；执行运行模式切换，其中，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值，从而生成电池电流共用内环的控制参考值。根据本申请实施例的技术方案，可以减小切换过程直流母线电压波动；抑制模式切换瞬间控制变量突变。

Description

储能变流器运行模式切换控制的方法、系统及装置

技术领域

本申请涉及电池储能变流控制领域，具体而言，涉及一种储能变流器运行模式切换控制的方法、系统、装置及电子设备。

背景技术

近年来，电化学储能系统在促进清洁能源可持续发展方面发挥越来越大的作用。在电化学储能系统中，以全钒液流电池为典型的液流电池储能系统，因其容量配置灵活、安全高、寿命长、无污染等优点逐渐成为研究热点；由于电池开路，电压随着充放电状态的不同而产生较大的波动，不利于电压匹配，所以实际应用中储能变流器(PCS)大多数引入直流变换器，即构成DC/DC变换器加上DC/AC变换器的双级式PCS结构，可以提高直流侧适配能力，增加系统灵活性。

双级式PCS控制模式较单级式PCS控制模式复杂，需要考虑两级之间的协调配合问题。实际储能系统并网运行时，需要控制交流侧功率响应功率指令需求，即并网PQ运行模式，DC/AC变换器控制直流母线电压恒定，DC/AC变换器进行并网PQ控制；在电池充放电末期，为防止电池过充、过放，需要PCS具备自动转恒电池电压控制模式运行，即DC/DC变换器控制电池电压，DC/AC变换器用来控制直流母线电压；此外，对于液流电池还存在初始充电问题，即初始阶段需要恒电池电流充电来建立电池电压，即DC/DC变换器控制电池电流，DC/AC变换器控制直流母线电压。要实现以上功能需求，采用常规控制方法，会产生双级式PCS运行过程中前后级变换器模式切换问题，考虑前后级变换器之间的通讯延迟和模式切换控制延迟，切换瞬间直流母线电压无法有效控制，导致直流母线电压波动过大，损坏开关器件，甚至导致储能变流器失稳。

因此，研究双级式PCS协调控制方法，在满足系统功能需求的基础上，实现不同控制模式之间的平滑切换，保证切换过程直流母线电压波动在合理范围内，具有重要意义。

发明内容

本申请提供了一种储能变流器运行模式切换控制的方法、系统、装置及电子设备，保障在不同运行模式平滑切换DC/DC变换器控制模式，DC/AC变换器控制直流母线电压保持稳定，切换过程锁存和释放电池电流参考值，保障切换过程直流母线电压波动在合理范围内。

本申请的控制方法特征和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请的一方面，提出一种用于储能变流器模式平滑切换控制的方法，所述储能变流器包括DC/DC变换器、DC/AC变换器和PWM脉冲调制调节器，所述运行模式包括恒电池电流运行模式、恒交流功率运行模式、恒电池电压运行模式，所述方法包括：DC/AC变换器控制直流母线电压保持恒定；根据运行模式，通过相应外环生成共用电池电流内环的控制参考值；利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器；获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为将切换的相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值；执行运行模式切换，将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值，其中，述恒交流功率运行模式下，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值，从而生成电池电流共用内环的控制参考值。

根据一些实施例，所述恒电池电流运行模式的初始充电阶段，控制所述储能变流器零电压启动,以恒电流运行模式给电池充电。

根据一些实施例，在所述恒交流功率运行模式下，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值以生成电池电流共用内环的控制参考值，包括:根据交流功率给定值P_ref与交流侧实时功率P_ac的比值，确定交流功率闭环输出值P_cl；将所述交流功率给定值P_ref和所述交流功率闭环输出值P_cl的叠加值作为所述恒交流功率运行模式下的直流功率外环的总直流功率参考值；将所述总直流功率参考值与实际直流功率的差值经过PI控制器调节，生成电池电流内环的所述控制参考值。

根据一些实施例，根据所述交流功率给定值P_ref与交流侧实时功率P_ac的比值确定交流功率闭环输出值P_cl，包括：检测所述交流侧实时功率P_ac；计算所述交流侧实时功率P_ac和所述交流功率给定值P_ref的比值λ大小；所述交流功率闭环输出值P_cl根据如下关系式确定：

其中，λ₀为门槛投入系数，0＜λ₀＜1；k_ps、k_is分别为交流功率闭环控制器比例系数和积分系数。

根据一些实施例，所述获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，包括：判断当前运行模式，如果为恒电池电压运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒交流功率运行模式相应的第一外环PI调节器限幅值为I_m1＝I_m2＝I_dcref；其中，I_m1和I_m2分别为所述第一外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_dcref为当前控制模式下电池电流内环参考值。

根据一些实施例，所述获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，还包括：判断当前运行模式，如果为恒交流功率运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒电池电压运行模式相应的第二外环PI调节器限幅值为I_m3＝I_m4＝I_dcref，其中，I_m3和I_m4分别为所述第二外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_dcref为当前控制模式下电池电流内环参考值。

根据一些实施例，利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器，包括：将所述电池电流内环最终指令I_dcref与电池电流i_dc的差值经过PI调节器调节，生成控制信号；利用所述控制信号控制PWM脉冲调制调节器，驱动开关管。

根据一些实施例，所述预定值为储能变流器额定电池电流。

根据本申请的一方面，一种用于储能变流器运行模式切换控制的装置，所述平滑切换包括从恒电池电流运行模式经过恒交流功率运行模式平滑切换到恒电池电压运行模式，所述装置包括：DC/AC控制模块，用于控制直流母线电压保持恒定；外环控制模块，用于生成共用电池电流内环的控制参考值；门槛投入机制模块，用于生成输出信号作为交流功率闭环输出值；电池电流内环控制模块，用于控制DC/DC变换器；锁存模块，用于获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为将切换的相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值；执行切换处理模块，用于将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值。

根据本申请的另一方面，一种用于储能变流器运行模式切换控制的系统，所述储能变流器包含DC/DC变换器，DC/AC变换器和PWM脉冲调制调节器，所述平滑切换是从恒电池电流运行模式，经过恒交流功率运行模式平滑切换到恒电池电压运行模式，所述系统包括：第一加法器，接收功率信号P_ref和P_ac信号，进行计算；除法器，将功率信号P_ref和P_ac比值作为输出信号λ；比较器，比较信号λ和λ₀信号，输出信号为调节器S1逻辑信号。第一开关，根据比较器输出信号逻辑进行接通；第一PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号P_cl；第二加法器，接收功率信号P_cl、P_dc和P_ref，形成第二PI调节器输入信号；第二PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号I_dcref1,且设置限幅值I_m1、I_m2；第三加法器，接收电压信号V_dcref和V_dc，形成第三PI调节器输入信号。第三PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号I_dcref2,且设置限幅值I_m3、I_m4；第二开关，根据逻辑信号进行接通；第四加法器，接收电流信号I_dcref和i_dc，形成第四调节器输入信号；PWM脉冲调制调节器，控制模拟电路输出稳定的信号波形。

根据本申请的一方面，提出一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上文的方法。

根据示例实施例，切换DC/DC变换器控制模式即可满足双级PCS多模式运行需求，DC/AC变换器无需切换模式，保障直流母线电压恒定，降低切换过程中直流母线电压波动，提升系统稳定性。

根据一些实施例，恒交流功率控制采用门槛投入机制，动态叠加交流功率闭环输出值，实现交流功率的无差跟踪，降低跟踪瞬间功率跳变。

根据一些实施例，外环输出指令锁存释放机制实现双级PCS恒交流功率、恒电池电流、恒电池电压三种运行模式平滑切换。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要说明。在以下参照附图对本申请的非限制性实施例所作的详细描述中，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1示出根据一示例性实施例的储能变流器应用的示意图；

图2a示出根据一示例性实施例的储能变流器切换的流程图；

图2b示出根据一示例性实施例的DC/DC变换器控制结构的示意图；

图3示出根据另一示例性实施例的储能变流器切换控制的流程图；

图4示出根据一示例性实施例的一种储能变流器运行切换的电子设备框图；

图5示出根据一示例性实施例的储能变流器切换系统的模块图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出根据—示例性实施例的储能变流器应用的示意图。

如图1所示，储能变流器包括：DC/DC变换器100、DC/AC变换器101、直流母线电容102、电池103和电网104。

根据示例实施例，在DC/DC变换器100中执行所述不同运行模式之间的切换。

根据示例实施例，在DC/DC变换器100中，将切换后相应外环的PI调节器的限幅值切换为预定值。

根据示例实施例，储能变流器并网运行，对电池103进行充放电控制。

根据示例实施例，所述电池103为液流电池。液流电池具有零压工况，需要零电压初始充电；液流电池充放电末期需要转至恒电池电压控制模式下运行。此外，并网运行时，液流电池需要在恒交流功率控制模式下运行。

在现有技术中，一般由于电池开路，电压随着充放电状态的不同而产生较大的波动，不利于电压匹配，所以实际应用中储能变流器(PCS)大多数引入直流变换器，即构成DC/DC变换器100加上DC/AC变换器101的双级式PCS结构，增加系统灵活性。但是，申请人发现，在实际使用中，双级式PCS控制模式较单级式PCS控制模式复杂，要实现以上功能需求，采用常规控制方法，会产生双级式PCS运行过程中前后级变换器模式切换问题。考虑前后级变换器之间的通讯延迟和模式切换控制延迟，切换瞬间直流母线电压无法有效控制，导致直流母线电压波动过大，损坏开关器件，甚至导致储能变流器失稳。

为此，本申请提出一种用于储能变流器运行模式切换控制的方法。

根据示例实施例，图1中通过DC/AC变换器101控制直流母线电压保持恒定，DC/DC变换器100在不同运行模式之间进行平滑切换，保证切换瞬间，直流母线电压在合理范围内波动，简化双极PCS控制模式。

下面参照示例实施例详细描述本申请的技术方案。

图2a示出根据一示例性实施例的储能变流器切换的流程图。图2b示出根据一示例性实施例的DC/DC变换器控制结构的示意图。

下面参照图2a和2b对储能变流器平滑切换进行说明。易于理解，储能变流器平滑切换的方法不仅可用于图2b所示的控制结构，也可以用于其他类似的控制结构。

在S200，DC/AC变换器101控制直流母线电压保持恒定。

根据示例实施例，DC/AC变换器101控制直流母线电压v_bus保持恒定，以减小切换过程中直流母线电压波动，实现不同控制模式的平滑切换。

例如，在现有恒交流功率运行模式中，DC/AC变换器需要控制交流侧功率P_ac，直流母线电压v_bus由DC/DC变换器控制，这就导致恒交流功率运行切换到恒电池电压运行或恒电池电流运行时，需要同时切换DC/DC变换器和DC/AC变换器控制模式(DC/AC变换器控制交流侧功率转为控制直流母线电压，DC/DC变换器控制直流母线电压转为控制电池电压或电池电流)，导致直流母线电压波动较大，甚至系统失稳。根据本申请示例实施例，通过DC/DC变换器实现恒交流功率控制功能，在模式切换过程中，DC/AC变换器模式始终保持不变，实现平滑切换。

在S201，根据运行模式，通过相应外环生成共用的电池电流内环的控制参考值。

根据示例实施例，运行模式可包括恒电池电流运行模式、恒交流功率运行模式及恒电池电压运行模式。

根据示例实施例，在所述恒电池电流运行模式的初始充电阶段，控制所述储能装置变流器零电压启动,以恒电流运行模式给电池充电。

在恒交流功率运行模式下，根据示例实施例，在所述恒交流功率运行模式下，所述DC/DC变换器运行在恒直流功率控制模式，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值。

参见图2b，DC/DC变换器控制模式结构为直流功率P_dc外环，电池电流i_dc内环的双闭环控制，通过模式开关K1控制直功率参考指令叠加值P_cl的大小。功率指令P_ref除以交流实时功率P_ac得到功率比值系数λ，λ与门槛投入系数λ₀比较，比较结果即为模式开关K1选择器S1的值，见公式(1)。S1的值大小决定模式开关K1的输出值大小，模式开关K1的输出值经过PI调节器调节，生成交流功率闭环输出值P_cl，P_cl的大小见公式(2)。P_cl作为参考指令，叠加到直流功率外环的功率参考值上，即总直流功率参考值为P_ref+P_cl，该值与实际直流功率P_dc的差值经过PI调节器调节，生成电池电流内环参考值为I_dcref1。

其中，λ₀为门槛投入系数，0＜λ₀＜1；k_ps、k_is分别为交流功率闭环控制器比例系数和积分系数。

通过上述门槛投入机制，实现动态投入交流功率闭环控制输出值P_cl，一般的，λ₀接近1，即储能变流器以功率指令P_ref进行恒直流功率控制，直至交流实时功率P_ac接近功率指令P_ref才投入交流功率闭环控制，避免投入过早带来的系统功率震荡问题，同时实现恒交流功率控制功能。

参见图2b，根据示例实施例，恒交流功率运行模式、恒电池电流和恒电池电压运行模式分别对应电池电流内环参考值为I_dcref1，I_dcref0和I_dcref2。三个参考值的输出通过模式开关K2进行选择控制，选择器S2的值决定模式开关K2输出的参考值I_dcref1，I_dcref0或I_dcref2，见公式(3)。

模式开关K2的输出值为电池电流内环最终指令I_dcref。I_dcref与电池电流i_dc的差值经过PI调节器调节，生成的调制波通过PWM脉冲调制最后驱动开关管。直流功率外环PI调节器、电池电压外环PI调节器具备限幅功能。储能变流器判断当前运行模式，如果为恒交流功率运行模式或恒电池电流运行模式，则控制电池电压外环PI调节器限幅值为I_m3＝I_m4＝I_dcref；如果为恒电池电压运行模式或恒电池电流运行模式，则控制直流功率外环PI调节器限幅值为I_m1＝I_m2＝I_dcref。I_m1和I_m2分别为直流功率外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_m3和I_m4分别为电池电压外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值。

在S203，利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器。

根据示例实施例，将所述电池电流内环最终指令I_dcref与电池电流i_dc的差值经过PI调节器调节，生成控制信号。然后，利用所述控制信号控制PWM脉冲调制调节器，驱动开关管。

根据示例实施例，参见图2b，第四加法器2011计算的电池电流内环最终指令I_dcref与电池电流i_dc的差值经过第四PI调节器2012调节，生成调制波。经过第四PI调节器2012生成的调制波通过PWM脉冲调制调节器2013，驱动开关管。

在S205，获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为切换后相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值。

根据示例实施例，判断当前运行模式，如果为恒电池电压运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒交流功率运行模式相应的第一外环PI调节器限幅值为I_m1＝I_m2＝I_dcref。

如果为恒交流功率运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒电池电压运行模式相应的第二外环PI调节器限幅值为I_m3＝I_m4＝I_dcref。

I_m1和I_m2分别为所述第一外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_m3和I_m4分别为所述第二外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_dcref为当前控制模式下电池电流内环参考值。

参见图2b，所述DC/DC变换器100在恒电池电流运行模式初始运行且当第二控制开关2010控制信号为0时，第二PI调节器2007和第三PI调节器2009限幅满足I_m1＝I_m2＝I_m3＝I_m4＝I_dcref＝I_dcref0。I_m1和I_m2分别为直流功率外环PI调节器，即第二PI调节器2007,最大限幅值和最小限幅值，I_m3和I_m4分别为电池电压外环PI调节器,即第三PI调节器2009，最大限幅值和最小限幅值，I_dcref电池电流内环参考值，I_dcref0为恒电池电流运行模式下的电池电流内环参考值。

在S207，执行运行模式切换，将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值。

在系统运行中，根据运行情况或运行阶段，系统可在不同运行模式之间切换。例如，在电池初始充电阶段，储能变流器零电压启动、恒电流运行模式给电池缓慢充电；在电池建立直流电压后，系统可切换至恒交功率运行模式；在电池充放电末期，系统可切换至恒电池电压模式。此外，根据一些实施例，并网运行时，需要运行在恒交流功率运行模式。

根据一些实施例，参见图2b，检测电池的充电状态以设置选择器S2的值。例如，在电池初始充电阶段，选择器S2的值设置为0；在电池建立直流电压后，选择器S2的值设置为1；在电池充放电末期，选择器S2的值设置为2。选择器S2的值决定模式开关K2输出相应外环的值。

基于S206中的外环输出指令锁存机制，在运行模式切换时，由于切换前运行模式下的电池电流内环的控制参考值被提前锁存，切换后相应外环PI调节器以锁存的控制参考值作为初值进行调节，从而切换过程控制中间变量变化小，可抑制模式切换瞬间控制变量的突变。

切换后，可将相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值，例如为储能变流器额定电池电流。

根据示例实施例，在不同运行模式下，通过共用电池电流内环的方式控制所述DC/DC变换器100。通过获取并锁存切换前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为切换后相应外环的PI调节器的最大限幅值和最低限幅值的初值，保障切换瞬间直流母线电压有效控制，避免直流母线电压波动过大，保护了开关器件。

图3示出根据另一示例实施例的储能变流器切换控制的流程图。

参见图3，在S301，处于恒电池电流运行模式初始充电阶段，当选择器S2＝0，DC/DC变换器控制电池电流i_dc，DC/AC变换器控制直流母线电压v_bus，储能变流器零电压启动，恒电流运行模式给电池充电，同时直流功率外环、电池电压外环限幅值满足I_m1＝I_m2＝I_m3＝I_m4＝I_dcref。

待电池建立直流电压，即检测到控制信号使选择器S2＝1，切换到恒交流功率运行模式。

在S302a，通过第二PI调节器2007限幅，提前锁存的幅值从I_m1＝I_m2＝I_dcref＝I_dcref0释放，I_m1＝-I_m2＝I_rate；其中，I_rate为储能变流器额定电池电流。切换到恒交流功率运行模式，使I_dcref＝I_dcref1：由于I_dcref1的值被提前锁存，I_dcref1经直流功率外环第二PI调节器2007以初值I_dcref进行调节，切换过程控制中间变量变化小。

在恒交流功率运行模式，根据示例实施例，参见图2b，根据交流功率给定值P_ref与交流侧实时功率P_ac的比值,经过除法器2002和比较器2003作为第一开关2004选择信号，确定流功率闭环输出值P_cl。

当第一开关2004的控制信号为0时，交流功率闭环输出值P_cl为0；当第一开关2004的控制信号为1时，流功率闭环输出值P_cl为第一加法器2001计算交流功率给定值P_ref和交流侧实时功率P_ac的差值在经过第一PI调节器2005输出的交流功率闭环输出值P_cl。

根据示例实施例，将所述交流功率给定值P_ref和所述交流功率闭环输出值P_cl经过第二加法器2006的叠加值作为所述恒交流功率运行模式下的直流功率外环的总直流功率参考值；将所述总直流功率参考值与实际直流功率的差值经过第二PI调节器调节2007，生成电池电流内环的所述控制参考值。

另外，可时刻比较λ与λ₀的大小关系，作为开关K1控制信号，从而决定S302b中P_cl的大小。

在S302c，继续保持对电池电压外环第三PI调节器2009的限幅，即锁存I_m3＝I_m4＝I_dcref＝I_dcre1f。

当电池进入充放电末期，第二选择器2010切换为S2＝2，储能变换器切换到恒电池电压运行模式。

参见图2b，v_dcref和v_dc经过第三加法器2008作为第三PI调节器2009输入值，I_m3、I_m4分别为电池电压外环PI调节器，即第三PI调节器2009最大限幅值和最小限幅值，I_dcref2为恒电池电压运行模式下的电池电流内环参考值。

在S303,第三PI调节器2009限幅，提前锁存的幅值I_m3＝I_m4＝I_dcref＝I_dcref1释放，I_m3＝-I_m4＝I_rate，切换到恒电池电压模式，使I_dcref＝I_dcref2。由于I_dcref2被提前锁存，I_dcref2经电池电压外环PI控制器以初值I_dcref进行调节，切换过程控制中间变量变化小。另外，可改变直流功率外环PI控制器的限幅，I_m1＝I_m2＝I_dcref＝I_dcref2，直至电池充放电结束。

通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本申请实施例的用于储能变流器平滑切换控制的方法至少具有以下优点中的一个或多个。

根据一些实施例，通过上述门槛投入机制，避免投入过早带来的系统功率震荡问题。

根据另一些实施例，通过DC/AC变换器控制直流母线电压保持恒定，以及在不同运行模式下，通过不同外环及共用电池电流内环的方式控制所述DC/DC变换器，避免切换过程直流母线电压波动较大，甚至系统失稳。

根据本申请的技术方案，能够切实解决工程问题，能够实现储能变流器的平滑切换。

图4示出根据一示例性实施例的一种储能变流器运行切换的电子设备框图。根据图4的电子设备可执行前述根据本申请实施例的方法。

下面参照图4来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备400。图4显示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元410、至少一个存储单元420、连接不同系统组件(包括存储单元420和处理单元410)的总线430、显示单元440等。

其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元410执行，使得处理单元410执行本说明书描述的根据本申请各种示例性实施方式的方法。

总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备400也可以与一个或多个外部设备500(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口450进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器460可以通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

图5示出根据—示例性实施例的储能变流器切换系统的模块图。

如图5所示，根据示例实施例的储能变流器模式平滑切换控制系统包括：DC/AC控制模块501、外环控制模块502、电池电流内环控制模块503、锁存模块504、执行切换处理模块505。图5显示的系统模块仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

DC/AC控制模块501用于控制直流母线电压保持恒定。

外环控制模块502用于生成共用电池电流内环的控制参考值。

电池电流内环控制模块503用于控制DC/DC变换器。

锁存模块504用于获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为将切换的相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值。

执行切换处理模块505用于将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值。

门槛投入机制模块506用于在所述恒交流功率运行模式下，动态叠加交流功率闭环输出值，从而生成电池电流共用内环的控制参考值。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种用于储能变流器运行模式切换控制的方法，所述储能变流器包含DC/DC变换器、DC/AC变换器和PWM脉冲调制控制器，所述运行模式包括恒电池电流运行模式、恒交流功率运行模式和恒电池电压运行模式，其特征在于，所述控制方法包括：

DC/AC变换器控制直流母线电压保持恒定；

根据运行模式，通过相应外环生成电池电流共用内环的控制参考值；

利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器；

获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为将切换的相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值；

执行运行模式切换，将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值，

其中，所述恒交流功率运行模式下，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值，从而生成电池电流共用内环的控制参考值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述恒电池电流运行模式的初始充电阶段，控制所述储能变流器零电压启动,以恒电流运行模式给电池充电。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述恒交流功率运行模式下，在恒直流功率上采用门槛投入机制动态叠加交流功率闭环输出值以生成电池电流共用内环的控制参考值，包括:

根据交流功率给定值P_ref与交流侧实时功率P_ac的比值，确定交流功率闭环输出值P_cl；

将所述交流功率给定值P_ref和所述交流功率闭环输出值P_cl的叠加值作为所述恒交流功率运行模式下的直流功率外环的总直流功率参考值；

将所述总直流功率参考值与实际直流功率的差值经过PI控制器调节，生成电池电流内环的所述控制参考值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

根据所述交流功率给定值P_ref与交流侧实时功率P_ac的比值确定交流功率闭环输出值P_cl，包括：

检测所述交流侧实时功率P_ac；

计算所述交流侧实时功率P_ac和所述交流功率给定值P_ref的比值λ大小；

所述交流功率闭环输出值P_cl根据如下关系式确定：

其中，λ₀为门槛投入系数，0＜λ₀＜1；k_ps、k_is分别为交流功率闭环控制器比例系数和积分系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，包括：

判断当前运行模式，如果为恒电池电压运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒交流功率运行模式相应的第一外环PI调节器限幅值为I_m1＝I_m2＝I_dcref；

其中，I_m1和I_m2分别为所述第一外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_dcref为当前控制模式下电池电流内环参考值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，包括：

判断当前运行模式，如果为恒交流功率运行模式或恒电池电流运行模式，则控制与所述恒电池电压运行模式相应的第二外环PI调节器限幅值为I_m3＝I_m4＝I_dcref；

其中，I_m3和I_m4分别为所述第二外环PI调节器最大限幅值和最低限幅值，I_dcref为当前控制模式下电池电流内环参考值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述电池电流内环控制所述DC/DC变换器，包括：

将所述电池电流内环最终指令I_dcref与电池电流i_dc的差值经过PI调节器调节，生成控制信号；

利用所述控制信号控制PWM脉冲调制调节器，驱动开关管。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定值为储能变流器额定电池电流。

9.一种用于储能变流器运行模式切换控制的装置，所述平滑切换包括从恒电池电流运行模式经过恒交流功率运行模式平滑切换到恒电池电压运行模式，所述装置包括：

DC/AC控制模块，用于控制直流母线电压保持恒定；

外环控制模块，用于生成电池电流共用内环的控制参考值；

门槛投入机制模块，用于在所述恒交流功率运行模式下，动态叠加交流功率闭环输出值，从而生成电池电流共用内环的控制参考值；

生成输出信号作为交流功率闭环输出值；

电池电流内环控制模块，用于控制DC/DC变换器；

锁存模块，用于获取并锁存当前电池电流内环的控制参考值，将所述控制参考值作为将切换的相应外环的PI控制器的最大限幅值和最低限幅值的初值；

执行切换处理模块，用于将切换后相应外环的PI控制器的限幅值切换为预定值。

10.一种用于储能变流器运行模式切换控制的系统，所述储能变流器包含DC/DC变换器，DC/AC变换器和PWM脉冲调制调节器，所述平滑切换是从恒电池电流运行模式，经过恒交流功率运行模式平滑切换到恒电池电压运行模式，所述系统包括：

第一加法器，接收功率信号P_ref和P_ac信号，进行计算；

除法器，将功率信号P_ref和P_ac比值作为输出信号λ；

比较器，比较信号λ和λ₀信号，输出信号为调节器S1逻辑信号；

第一开关，根据比较器输出信号逻辑进行接通；

第一PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号P_cl；

第二加法器，接收功率信号P_cl、P_dc和P_ref，形成第二PI调节器输入信号；

第二PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号I_dcref1,且设置限幅值I_m1、I_m2；

第三加法器，接收电压信号V_dcref和V_dc，形成第三PI调节器输入信号；

第三PI调节器，经过比例系数和积分系数调节输出信号I_dcref2,且设置限幅值I_m3、I_m4；

第二开关，根据逻辑信号进行接通；

第四加法器，接收电流信号I_dcref和i_dc，形成第四调节器输入信号；

PWM脉冲调制调节器，控制模拟电路输出稳定的信号波形。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

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