[發(fā)明專利]一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710083309.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN108448644A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆濤;惠東;張宇;渠展展;雷珽;劉志波;方陳;朱觀煒;萬莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號(hào): H02J3/46
• 分類號(hào): H02J3/46;H02J3/32
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于,根據(jù)采集的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)本地輸出的電壓和電流，虛擬同步發(fā)電機(jī)計(jì)算出電壓控制參考值信號(hào)；電壓電流雙閉環(huán)控制模塊根據(jù)所述電壓控制參考值信號(hào)得出輸送到SVPWM模塊的電壓調(diào)制比；SVPWM模塊根據(jù)電壓調(diào)制比輸出的脈沖驅(qū)動(dòng)三相橋式電路的IGBT控制微電網(wǎng)電壓。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制方法如下式(1)所示：

其中，D：下垂系數(shù)；P_e：實(shí)際輸出的有功功率；H：慣性時(shí)間常數(shù)；K：無功功率控制的下垂系數(shù)；f_ref：頻率參考值，f_pcc：控制輸出頻率，E₀和U₀：分別為控制參考電壓和電壓初始值；P_ref：功率參考值；逆變器實(shí)際輸出的無功功率。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述下垂系數(shù)D和所述無功功率控制的下垂系數(shù)K調(diào)節(jié)頻率和電壓的變化：當(dāng)系數(shù)增大時(shí)，多級(jí)并聯(lián)電壓和頻率進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的調(diào)整速度加快；

所述慣性時(shí)間常數(shù)H調(diào)節(jié)頻率的動(dòng)態(tài)變化：當(dāng)H變大時(shí)，負(fù)載變化引起的頻率變化放緩。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制方法包括有功調(diào)節(jié)和無功調(diào)節(jié)；

所述有功調(diào)節(jié)通過有功控制和虛擬慣量環(huán)節(jié)使虛擬同步發(fā)電機(jī)自發(fā)產(chǎn)生頻率；同時(shí)，虛擬慣量環(huán)節(jié)引入自整定慣量控制；有功控制環(huán)節(jié)引入通過PLL鎖相環(huán)檢測(cè)微電網(wǎng)頻率的自治二次調(diào)頻，在頻率越限時(shí)自發(fā)主動(dòng)調(diào)整頻率參考值；

所述無功調(diào)節(jié)包括：控制微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，并通過無功功率與電壓間的下垂曲線實(shí)現(xiàn)均分多機(jī)并聯(lián)時(shí)無功功率。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述有功控制包括：根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)自身檢測(cè)到的功率參考值和控制輸出頻率,按下式計(jì)算有功功率調(diào)節(jié)的機(jī)械模擬部分的功率：

其中，P_ref：功率參考值；f_ref：頻率參考值，f_pcc：控制輸出頻率；P_m：機(jī)械功率。

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述無功調(diào)節(jié)在無功功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)引入二次調(diào)壓，微電網(wǎng)電壓超出限值時(shí)，主動(dòng)調(diào)整電壓參考值。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制過程包括：

(1)通過數(shù)字信號(hào)處理器采集電壓電流信號(hào)，并將計(jì)算出的電壓幅值和頻率值與微電網(wǎng)輸出電壓的反饋值比較；

(2)通過電壓電流雙閉環(huán)控制，將比例積分運(yùn)算的結(jié)果送至事件管理器；

(3)改變PWM輸出占空比，并經(jīng)現(xiàn)場可編程門陣列消抖和去毛刺后直接輸給電力電子功能模塊驅(qū)動(dòng)電路，控制功率管的開斷。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器通過RS232通信方式與上位機(jī)建立雙向通信；

所述現(xiàn)場可編程門陣列實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)工作狀態(tài)信號(hào)，并控制主電路開關(guān)動(dòng)作；

所述電力電子功能模塊產(chǎn)生過流或過溫保護(hù)信號(hào)時(shí)，首先經(jīng)現(xiàn)場可編程門陣列處理，產(chǎn)生的低電平信號(hào)送至數(shù)字信號(hào)處理器使PWM輸出閉鎖，保護(hù)器件。

9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8任一所述方法的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：三相橋式電路的輸出端連接abc/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；所述abc/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接電流內(nèi)環(huán)模塊和電壓外環(huán)模塊；所述電壓外環(huán)模塊連接虛擬同步發(fā)電機(jī)；所述電流內(nèi)環(huán)模塊通過SVPWM模塊與鋰電池儲(chǔ)能模塊連接；

所述鋰電池儲(chǔ)能模塊連接于三相橋式電路的輸入端。

10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述abc/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)本地輸出的電壓和電流用dq坐標(biāo)系表示，并輸送到電流內(nèi)環(huán)模塊和電壓外環(huán)模塊；

所述虛擬同步發(fā)電機(jī)得到的電壓控制參考信號(hào)經(jīng)過電壓電流雙閉環(huán)控制模塊得出電壓調(diào)制比輸送到SVPWM模塊；

所述SVPWM模塊通過輸出的脈沖驅(qū)動(dòng)三相橋式電路的IGBT，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)電壓的控制。