[發明專利]一種基于虛擬同步發電機的儲能逆變器主從控制方法

有效

• 申請號: 201611196742.1
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106849186B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 劉芳;王夢;徐海珍;夏軍;張興;趙文廣;楊淑英
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種基于虛擬同步發電機的儲能逆變器主從控制方法，包括主控逆變器和從控逆變器，主控逆變器采用基于虛擬同步發電機的電壓源輸出方式提供電網電壓幅值和頻率，根據主控逆變器容量提供虛擬慣量和虛擬阻尼比,同時給各臺逆變器提供靜態有功和無功電流配額；從控逆變器采用基于虛擬同步發電機的電流源輸出方式，接收主控逆變器下發的靜態有功和電流配額，同時根據從控逆變器容量提供虛擬慣量；孤島并聯在各種負載條件下負載不均流度較低，且具有較高的輸出電壓電能質量，較傳統的主從控制而言，并離網切換時不需要改變控制器結構，且主控和從控逆變器獨立提供虛擬慣量，不依賴通訊，有利于提高動態條件下的系統穩定性，可靠性較高。

技術領域

本發明涉及一種儲能逆變器控制方法，尤其是一種基于虛擬同步發電機的儲能逆變器主從控制方法。

背景技術

近年來，隨著新能源發電單元在電力系統的滲透率不斷提升，與此同時傳統集中式一次能源逐漸減少，系統的轉動慣量逐漸減小，頻率波動變大，且一次能源的間歇性特性更加劇了電網的頻率波動，使得系統的頻率穩定性問題日趨嚴峻。傳統電力系統中，同步發電機組(Generator Set-Genset)的下垂特性以及轉動慣量大等因素，在維持系統的電壓和頻率穩定方面起著關鍵作用。Genset平穩和調節系統頻率的過程可以分為三個階段：第一階段為Genset的慣性穩頻，即依靠Genset自身轉動慣量抑制系統的快速頻率波動；第二階段為一次調頻，即當頻率波動量超出一定值通過改變原動機功率輸入來調節頻率；第三階段為二次調頻，即而當系統功率恢復平衡后，調整一次調頻指令將頻率控制在額定頻率值，從而實現頻率的無差控制。若帶有儲能逆變器的分布式發電系統能模擬或者部分模擬Genset的上述特性，使其像Genset一樣參與頻率和電壓的調節過程，就可以降低分布式電源對電網的不利影響，解決分布式電源大規模并網應用中的相關技術瓶頸問題。而能模擬或者部分模擬Genset頻率電壓控制特性的電力電子電源裝置就被稱為虛擬同步發電機(Virtual Synchronous Generator，VSG)。VSG需要運行在兩種模式下，并網和孤島并聯運行。

基于虛擬同步發電機的儲能逆變器并網運行時，需要對電網的電壓和頻率穩定性進行一定的支撐，孤島并聯運行時，需要向負載提供較高的電能質量。另外需要運行在并網和孤島兩種模式下，當發生模式轉換時應具有無縫切換能力。

針對基于虛擬同步發電機的儲能逆變器控制，國內外的專家學者們提出了一些方法，主要有：

題為“一種并聯虛擬同步發電機分布式協同運行控制方法及系統”的中國發明專利申請說明書(CN201610157993.2)給出了一種分布式協同運行控制方法，只需通過相鄰虛擬同步發電機的少量信息交互即可實現系統實現功率分配、頻率恢復以及穩定可靠運行，然而該控制方案采用電壓指令開環控制，不利于各種負載條件下的輸出電壓電能質量。

題為“基于改進型下垂控制的微電網多主從混合協調控制”(《電力系統自動化》,程啟明，褚思遠，程尹曼，楊小龍，張強,2016,40(20):69-75)的文章提出了將改進型下垂控制應用到介于主從控制與對等控制之間的一種混合控制方法中，即兩個或兩個以上的分布式電源采用改進型下垂控制，并將這些下垂微電源整體作為主控部分，其余的微電源采用恒功率控制作為從控部分。

題為“基于CAN總線的主從式三相逆變電源并聯控制技術研究”(郭景，燕山大學，碩士學位論文，2006)的碩士論文給出了一種主從式的三相逆變電源并聯控制技術，所有三相逆變電源共用電壓控制環，得出的電流指令分配給各個逆變器并做電流閉環控制，然而對于并離網雙模式的應用場合需要進行并離網切換控制，增加了系統復雜度，輸出電壓性能受到影響。