本發(fā)明涉及智能并網(wǎng)柜的，具體涉及一種用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、逆變器為連接可再生能源發(fā)電裝置與電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，不僅負責(zé)進行直流電與交流電之間的轉(zhuǎn)換，還需確保逆變器的電力質(zhì)量和穩(wěn)定性，使其符合電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)。近年來，對于逆變器的要求已不僅僅是簡單的電能轉(zhuǎn)換，也更加注重其對電網(wǎng)的支持作用，尤其是在維持電網(wǎng)頻率和電壓穩(wěn)定性方面。傳統(tǒng)上，電網(wǎng)的頻率和電壓主要由大型火力發(fā)電站或核電廠通過調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速來維持。然而，分布式能源系統(tǒng)日益增多，傳統(tǒng)的中央調(diào)控方式已難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。分布式電源的接入給電網(wǎng)帶來了諸多挑戰(zhàn)，包括但不限于頻率波動、電壓畸變等問題。這些問題不僅影響了電能質(zhì)量，還可能引發(fā)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，導(dǎo)致電力供應(yīng)中斷。

2、現(xiàn)代逆變器不僅需要具備高效的能量轉(zhuǎn)換功能，還需要能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障時提供必要的支持服務(wù)，如頻率響應(yīng)、電壓支撐等功能。現(xiàn)有的逆變器控制系統(tǒng)大多基于固定的控制策略，缺乏靈活性和適應(yīng)性，難以應(yīng)對電網(wǎng)中瞬息萬變的情況?，F(xiàn)有的控制系統(tǒng)在調(diào)整電網(wǎng)頻率和電壓時，往往需要較長的時間來響應(yīng)變化，這在某些情況下可能會導(dǎo)致電網(wǎng)的不穩(wěn)定。

3、如授權(quán)公告號為cn117713198b的中國專利公開了一種并網(wǎng)式逆變器控制核心模塊及光伏換電柜，光伏換電柜包括電閘控制裝置和并聯(lián)的n個單倉充電器，還包括并網(wǎng)式逆變器控制核心模塊、儲能電池充電器和儲能電池包。電閘控制裝置分別連接儲能電池充電器和n個單倉充電器。每個單倉充電器為電池充電。儲能電池充電器的輸出端連接儲能電池包的一端，儲能電池包的另一端連接并網(wǎng)式逆變器控制核心模塊的輸入端，并網(wǎng)式逆變器控制核心模塊的輸出端連接電閘控制裝置。太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能后，存儲在儲能電池包中，一方面用于抵消換電柜自身待機功耗。另一方面將多余的電能通過并網(wǎng)式逆變器控制核心模塊發(fā)送給電網(wǎng)，從而減少換電柜自身待機功耗帶來的額外電費以及產(chǎn)生發(fā)電收益。

4、如授權(quán)公告號為cn114447994b的專利申請公開了一種適用于新能源智能并網(wǎng)柜的無功補償并網(wǎng)方法及系統(tǒng)，包括：獲取新能源智能并網(wǎng)柜與電網(wǎng)連接點在第一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的有功功率和無功功率得到功率序列，根據(jù)功率序列得到電網(wǎng)關(guān)于無功補償?shù)南辔黄葡禂?shù)；基于所述相位偏移系數(shù)對第一電流正弦波形圖進行調(diào)整得到第二電流正弦波形圖；將第二電流正弦波形圖和第一電流正弦波形圖比對得到電流補償信息；根據(jù)斷電補償時間、電流補償信息、動態(tài)補償偏移系數(shù)得到補償電能單元的動態(tài)的補償電能信息；控制補償逆變器對電網(wǎng)持續(xù)無功補償，在補償電能單元內(nèi)的當(dāng)前電能信息低于補償電能信息時，控制智能并網(wǎng)柜對所述補償電能單元供電。

5、以上專利都存在本背景技術(shù)提出的問題：缺乏靈活性和適應(yīng)性，難以對電網(wǎng)進行有效的頻率響應(yīng)、電壓支撐。

6、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)，本發(fā)明提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率，增強了逆變器的動態(tài)響應(yīng)能力和自適應(yīng)能力。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括電網(wǎng)監(jiān)測模塊、功率調(diào)整模塊、自適應(yīng)模塊、逆變控制模塊；其中：

4、電網(wǎng)監(jiān)測模塊用于監(jiān)測電網(wǎng)的電壓和頻率；

5、功率調(diào)整模塊基于電網(wǎng)的電壓和頻率，通過功率調(diào)整方程調(diào)整逆變器的有功功率和無功功率；

6、自適應(yīng)模塊用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)所述功率調(diào)整方程的方程參數(shù)；

7、逆變控制模塊基于調(diào)整后的逆變器的有功功率和無功功率，生成用于調(diào)整逆變器輸出的控制信號。

8、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述功率調(diào)整方程包括第一調(diào)整方程和第二調(diào)整方程；所述功率調(diào)整模塊包括第一調(diào)整單元，所述第一調(diào)整單元配置有第一調(diào)整方程，用于根據(jù)電網(wǎng)的頻率來調(diào)整逆變器的有功功率；所述第一調(diào)整方程具體如下：

9、；

10、其中，表示有功功率的調(diào)整值；表示基準(zhǔn)有功功率；表示頻率控制系數(shù)；表示頻率偏差值，計算公式如下：

11、；

12、其中，f表示頻率監(jiān)測單元測得的電網(wǎng)頻率，表示電網(wǎng)的參考頻率。

13、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述功率調(diào)整模塊還包括第二調(diào)整單元；所述第二調(diào)整單元配置有第二調(diào)整方程，用于根據(jù)電網(wǎng)的電壓來調(diào)整逆變器的無功功率；所述第二調(diào)整方程具體如下：

14、；

15、其中，表示無功功率的調(diào)整值；表示基準(zhǔn)無功功率；表示電壓控制系數(shù)；表示電壓偏差值，計算公式如下：

16、；

17、其中，v表示電壓監(jiān)測單元測得的電網(wǎng)電壓；表示電網(wǎng)的參考電壓。

18、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述自適應(yīng)模塊包括參數(shù)更新單元；所述參數(shù)更新單元配置有參數(shù)更新方程，通過自適應(yīng)因子來自適應(yīng)更新所述頻率控制系數(shù)、電壓控制系數(shù)的取值；所述參數(shù)更新方程具體如下：

19、；

20、；

21、其中，表示t時刻的頻率控制系數(shù)；表示t-1時刻的頻率控制系數(shù)；表示t時刻有功功率的調(diào)整值；表示t-1時刻有功功率的調(diào)整值；表示t時刻的電壓控制系數(shù)；表示t-1時刻的電壓控制系數(shù)；表示t時刻無功功率的調(diào)整值；表示t-1時刻無功功率的調(diào)整值；、均為自適應(yīng)因子；表示第一調(diào)節(jié)因子，表示第二調(diào)節(jié)因子，取值規(guī)則如下：若t時刻電網(wǎng)頻率高于參考頻率，則取值為1，否則，取值為0；若t時刻電網(wǎng)電壓高于參考電壓，則取值為1，否則，取值為0。

22、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述參數(shù)更新單元還配置有參數(shù)限制策略，具體如下：

23、令頻率控制系數(shù)的取值范圍為至，其中表示頻率控制系數(shù)的最小值，表示頻率控制系數(shù)的最大值；通過參數(shù)更新方程計算得到t時刻的頻率控制系數(shù)，若小于，則令的值等于；若大于，則令的值等于；

24、令電壓控制系數(shù)的取值范圍為至，其中表示電壓控制系數(shù)的最小值，表示電壓控制系數(shù)的最大值；通過參數(shù)更新方程計算得到t時刻的電壓控制系數(shù)，若小于，則令的值等于；若大于，則令的值等于。

25、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述自適應(yīng)模塊還包括自適應(yīng)優(yōu)化單元；所述自適應(yīng)優(yōu)化單元配置有優(yōu)化策略，用于優(yōu)化自適應(yīng)因子的取值，具體步驟如下：

26、s101：設(shè)置種群大小、最大迭代次數(shù)、交叉概率、變異概率，并生成初代種群；

27、所述初代種群包含n個個體，n為種群大小；任一個體包含一條染色體，任一染色體包含兩個基因，分別對應(yīng)自適應(yīng)因子、；

28、s102：計算每個個體的適應(yīng)度；

29、基于n個個體包含的、的值，構(gòu)造n組參數(shù)更新方程，并進行仿真實驗，并基于仿真實驗獲取評價因子，通過對應(yīng)的評價因子分別計算n組參數(shù)更新方程對應(yīng)的個體的適應(yīng)度；

30、s103：依次進行選擇運算、交叉運算、變異運算，并生成下一代種群；

31、s104：重復(fù)步驟s102-s103，直至達到最大迭代次數(shù)；

32、s105：取最后一次迭代中適應(yīng)度最高的個體對應(yīng)的、的值，作為自適應(yīng)因子的綜合優(yōu)化結(jié)果。

33、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述逆變控制模塊包括參考信號單元；所述參考信號單元基于調(diào)整后的逆變器的有功功率和無功功率計算逆變器的參考信號；其中，所述參考信號的幅值計算公式如下：

34、；

35、其中，e表示參考信號的幅值；

36、所述參考信號的相位計算公式如下：

37、；

38、其中，表示參考信號的相位。

39、作為本發(fā)明所述用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述逆變控制模塊還包括控制信號單元；所述控制信號單元基于逆變器的參考信號生成用于調(diào)整逆變器輸出的控制信號，具體如下：選擇一個高頻載波，將所述控制信號與高頻載波進行逐點比較，并生成pwm調(diào)制信號作為調(diào)整逆變器輸出的控制信號。

40、第二方面，本發(fā)明提供一種用于智能并網(wǎng)柜的雙向逆變器能量轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

41、s1：實時監(jiān)測電網(wǎng)的電壓和頻率；

42、s2：基于電網(wǎng)的電壓計算逆變器的無功功率的調(diào)整值，并基于電網(wǎng)的頻率計算逆變器的有功功率的調(diào)整值；

43、s3：基于所述有功功率的調(diào)整值、無功功率的調(diào)整值，進行頻率控制系數(shù)、電壓控制系數(shù)的更新；

44、s4：基于更新后的頻率控制系數(shù)、電壓控制系數(shù)修正逆變器的有功功率的調(diào)整值與無功功率的調(diào)整值；

45、s5：基于逆變器的有功功率的調(diào)整值與無功功率的調(diào)整值生成用于調(diào)整逆變器輸出的控制信號。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果如下：

47、本發(fā)明通過監(jiān)測電網(wǎng)頻率與電壓，并根據(jù)頻率偏差和電壓偏差調(diào)整逆變器的有功功率和無功功率，有助于在電網(wǎng)頻率波動時通過增加或減少有功功率輸出來穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，并在電壓波動時通過調(diào)節(jié)無功功率來穩(wěn)定電壓水平，從而改善了電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。

48、通過引入自適應(yīng)機制，系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)實際工況動態(tài)調(diào)整頻率控制系數(shù)和電壓控制系數(shù)，實現(xiàn)逆變器對電網(wǎng)負荷變化和網(wǎng)絡(luò)波動的快速響應(yīng)。這種自適應(yīng)能力使得系統(tǒng)在面對未知擾動和不確定性時依然能夠保持良好的性能。通過遺傳算法對自適應(yīng)因子進行優(yōu)化，使得系統(tǒng)可以根據(jù)實際情況不斷調(diào)整控制參數(shù)，確保了逆變器在各種條件下都能夠穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。