[發明專利]基于虛擬同步逆變控制的儲能方法

有效

• 申請號: 201510363875.2
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN104993521B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 計長安;杭麗君;羅亞橋;馮琳;李偉;李國杰;洪偉;朱明琳;徐斌;胡翀
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網安徽省電力公司電力科學研究院;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及智能電網，特別是一種基于虛擬同步逆變控制的儲能方法。

背景技術

因為電力電子裝置幾乎沒有轉動慣量和阻尼特性，所以從兩種角度考慮儲能系統充放電的問題。

從電網的角度考慮，建立并完善一種對新能源發電更加友好的電網形式——智能電網，能夠很好地解決新能源發電的問題。智能電網最主要的兩個特征就是智能化和大規模利用可再生能源。未來的智能電網中，交流電網作為電力系統的主要輸電方式，直流輸電作為交流輸電重要的有益補充。相比于交流電網，直流電網對新能源發電更加友好。在小型的分布式發電(主要指風力發電和光伏發電)集中的地方可以建立小型的直流配電網，最終統一逆變后并入大型交流輸電網絡。由于大規模新能源設備的接入，儲能設備也是未來智能電網不可或缺的必要設備。建設智能電網是解決新能源發電并網的一項根本措施。

從逆變器的角度考慮，交流電網的改造和發展出現了另一種思路。傳統大電網的發電裝置(火力發電、水力發電等)幾乎都是通過同步發電機發電，如果配網中的逆變器從網側看去能夠呈現出同步發電機的運行特性，那么就能夠與傳統電網良好兼容。為此，需要對逆變器進行改造，使其從網側看去呈現同步發電機的特性，從而增加交流電網的穩定性。

基于儲能系統的虛擬同步逆變控制方法，根據同步發電機的電磁慣性，對逆變器進行控制，更能反映出同步發電機的特性。控制器中模擬了同步發電機的電磁特性、轉子慣性、一次調頻及勵磁調壓特性，從外特性上看更能模擬同步發電機的特性，且由于無功、有功控制部分存在積分環節，可實現無功、有功的無差控制，并能大大改善系統穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于虛擬同步逆變控制的儲能系統及其控制方法，該系統在電池充電時，逆變器采用虛擬同步逆變技術的控制策略，可提高系統的慣性和阻尼特性，增強系統的穩定性。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于虛擬同步逆變控制的儲能系統，其特點在于，包含電池、DC/DC變換器、DC/AC變換器、變壓器、交流電網、第一控制器和第二控制器；

所述的電池與DC/DC變換器的輸入端相連，所述的DC/DC變換器的輸出端與所述的DC/AC變換器的輸入端相連，該DC/AC變換器的輸出端和所述的變壓器的低壓輸入端相連，所述的變壓器的高壓輸出端與交流電網相連；

所述的第一控制器的輸出端與所述的DC/DC變換器的控制端相連，第一控制器的輸入端與DC/DC變換器的輸出端相連,，所述的第二控制器的輸出端與DC/AC變換器的控制端相連，第二控制器的輸入端與所述的DC/AC變換器的輸出端相連；

所述的第一控制器包括第一比較器和第一PI控制器，該第一比較器的輸出端接第一PI控制器的輸入端；

所述的第二控制器包括虛擬同步逆變控制、功率控制、電流控制、電壓坐標轉換模塊、電流坐標轉換模塊和逆坐標轉換模塊六部分，所述的虛擬同步逆變控制部分包括機械部分、勵磁系統、角度轉換模塊和電氣部分；

所述的機械部分輸出端分別接所述的角度轉換模塊的輸入端和所述的逆坐標轉換模塊的輸入端，所述的角度轉換模塊的輸出端分別接所述的電壓坐標轉換模塊的輸入端和電流坐標轉換模塊的輸入端，所述的電壓坐標轉換模塊的輸出端接所述的電氣部分的輸入端，所述的勵磁系統的輸出端接所述的電氣部分的輸入端，所述的電氣部分的輸出端接所述電流控制的輸入端，所述的功率控制的輸出端接所述的電流控制的輸入端，所述的電流控制的輸出端接所述的逆坐標轉換模塊的輸入端；

所述的機械部分包括依次連接的第二比較器、第三比較器、虛擬轉子慣性環節、第一加法器和第一積分器，所述的虛擬轉子慣性環節的輸出端經調差反饋環節接所述的第二比較器的第二輸入端；

所述的勵磁系統包括第四比較器、虛擬勵磁器和第一補償器，所述的虛擬勵磁器的輸出端經所述的第一補償器接第四比較器的第二輸入端；

所述的功率控制部分包括第五比較器和第二PI控制器、第六比較器和第三PI控制器；

所述的電流控制部分包括d軸分量控制和q軸分量控制，所述的d軸分量控制包括第二加法器、第七比較器和第四PI控制器，所述的q軸分量控制包括第三加法器、第八比較器和第五PI控制器。

所述的第一控制器和第二控制器為數字信號處理器、單片機或計算機。

所述的DC/DC變換器是大功率、寬輸出電壓范圍的直流變換器。