[發明專利]一種儲能變流控制器的RTDS閉環測試方法

無效

• 申請號: 201310713633.2
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103970120A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 趙勇;孫軍;周寧;曹蓓
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網江西省電力科學研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種儲能變流控制器的RTDS閉環測試方法，屬電力系統儲能技術領域。

背景技術

近年來，風電光伏產業的迅猛發展推動了大容量儲能產業的發展。儲能系統已被視為電力生產過程中“采－發－輸－配－用－儲”六大環節中的一個重要組成部分，系統中引入儲能環節后，不僅可以有效地進行需求側管理，削峰平谷，平滑負荷功率，還可以更有效的提高電力設備利用率，降低供電成本，同時還可以促進可再生能源的大量應用，尤其是解決類似于風力發電這樣的具有波動性的新能源并網問題。除此以外，儲能系統的應用還可以提高電力系統運行的穩定性和經濟性，參與系統調峰調頻，配合電力系統統一調度。

儲能變流控制器應用場合十分廣泛，主要應用在儲能電站、微網與應急電源等場合。它主要用來平滑波動性電源功率輸出；在離網運行下，可做主電源提供電壓頻率支撐；改善微網的電能質量等。

目前可再生能源已廣泛應用，光伏、風能的研究也成為熱點，以光伏、風能構建的微網中，都會涉及到儲能。在光伏并網仿真系統中，直流側采用直流電容進行儲能，但實際中，僅對直流端進行儲能不能滿足控制要求，還需要在交流端進行儲能，主要針對交流側儲能進行充放電過程模擬仿真，這就要求AC-DC電路既能作為整流器也能充當逆變器運行，即要使功率雙向變流，實現逆變器的四象限運行控制，目前采用基于VOC新策略并結合SVPWM調制方式來實現儲能變流充放電控制過程，包括恒有功功率、無功功率、恒電壓及恒電流控制方式下的充放電過程模擬及各種控制方式下的工況轉換仿真。

發明內容

本發明的目的是，利用RTDS/RSCAD仿真系統建立測試平臺，對儲能變流控制器進行閉環測試，實現對儲能變流控制器的各種性能測試；通過對儲能變流控制器的閉環測試，解決儲能變流控制器的存在的問題，同時也就解決了儲能變流控制器對新能源發電的隨動性、波動性問題，實現新能源發電的平滑輸出，能有效調節新能源發電引起的電網電壓、頻率及相位的變化，使大規模的風電及光伏發電方便可靠地并入常規電網。

實現本發明的技術方案是，利用RTDS/RSCAD仿真系統建立測試平臺，對儲能變流控制器進行閉環測試，根據RTDS輸入輸出特性，把儲能變流控制器所需要的模擬量通過功率放大器輸出，而控制器所發出的脈沖以數字量的形式輸入給RTDS，控制主電路逆變器中功率開關管的開斷，計算軟件RSCAD完成對其監控，實現對儲能變流控制器的各種性能測試。

儲能變流控制器在測試中要求滿足儲能系統的能量雙向流動，即能實現從DC到AC的能量流動（放電模式），也可以從AC到DC的能量流動（充電模式），儲能變流控制器的額定功率要能滿足儲能電池的長時間工作，最大功率能滿足儲能電池的快速放電能力，可以實現對太陽能光伏電站/風電場的調壓調頻功能。

儲能變流控制器控制類型包括并網型、離網型及雙模式系統。不同的系統控制策略不同，尤其在雙模式系統下，要能實現并網與離網系統的無縫切換。在并網條件下，儲能變流控制器的主控方式采用P/Q控制方式；在離網條件下，儲能變流控制器的主控方式采用V/f控制方式。如圖1所示。

本發明測試方法由儲能變流控制器閉環測試系統實現完成。儲能變流控制器閉環測試系統結構包括RSCAD仿真模型、GTAO卡、功率放大器、GTDI卡、儲能變流控制裝置和RTDS系統；GTAO卡和GTDI卡分別插入RTDS系統的相應接口上，由RSCAD仿真模型輸入的電壓量（e_a、e_b、e_c）和電流量（i_a、i_b、i_c）通過GTAO卡接功率放大器，輸入信號經放大器放大后的模擬量進入儲能變流控制裝置，經儲能變流控制裝置信號的模擬量變成了數字量脈沖，該脈沖通過GTDI卡接入RSCAD仿真模型逆變橋的控制端。

儲能變流控制器是控制儲能電池充放電的控制裝置。實際上就是對AC-DC電路的控制，使AC-DC電路既作逆變器又做整流器，實現能量的雙向傳輸。在并網條件下，采用基于VOC控制方式，在脫網條件下，采用V/f控制方式，并要完成各種工況之間的無縫切換，孤島檢測及低電壓穿越等相關實驗。

本發明方法可對儲能變流控制器完成以下測試：

（1）恒流控制

外環采用直流電流PI控制，維持充放電電流的恒定。電流給定值為儲能電池允許的充放電電流，電流實際值由測量元件直接測得直流母線電流。直流電流外環調節經過限幅后，輸出量作為電流內環有功電流的給定值。

（2）恒壓充放電