[發明專利]一種電池儲能系統用虛擬同步發電機的控制方法和系統

在審

• 申請號: 201710083309.5
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN108448644A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 閆濤;惠東;張宇;渠展展;雷珽;劉志波;方陳;朱觀煒;萬莎
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種電池儲能系統用虛擬同步發電機的控制方法和系統，該方法包括虛擬同步發電機根據電池儲能系統本地輸出的電壓和電流，計算得出電壓控制參考值信號；將電壓電流雙閉環控制模塊得出的電壓調制比輸送到SVPWM模塊，其輸出的脈沖驅動三相橋式電路的IGBT控制微電網電壓；該系統包括三相橋式電路的輸出端連接的abc/dq坐標轉換模塊；所述abc/dq坐標轉換模塊連接電流內環模塊和電壓外環模塊；所述電壓外環模塊連接虛擬同步發電機；所述電流內環模塊通過SVPWM模塊與鋰電池儲能模塊連接；所述鋰電池儲能模塊連接于三相橋式電路的輸入端。本發明提供的技術方案能提高多機并聯時的頻率質量，有效避免由于負載頻繁波動引起的頻率頻繁變化。

技術領域

本發明涉及無互聯通信線情況下的電池儲能系統，具體講涉及一種電池儲能系統用虛擬同步發電機的控制方法和系統。

背景技術

儲能技術是太陽能、風能等可再生能源發電成為主力能源需要解決的關鍵技術，光伏發電等具有隨機性和間歇式特點，晝夜間發電量差異極大，而利用儲能裝置可使間歇性、波動性的新能源變得可調、可控。

目前主流的儲能技術包括物理類儲能和電化學儲能兩類。物理類儲能有：抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪儲能及超導儲能等。電化學儲能有：鈉硫電池、釩電池、鋰電池、鉛酸電池等。發展新能源產業必須大力發展高安全、長壽命、高能量密度的儲能電池。針對電網應用的儲能電池要求大容量，市場上較多見的是鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池技術。

制約電池儲能系統產業發展的主要因素：一是電池本身，二是功率換流器。隨著電池技術的發展，大功率換流器系統成為當前研究熱點，采用大功率電池儲能系統，可以提高電網削峰填谷的能力和接納風電光伏的功率，符合智能電網的發展要求。

為了提高了分布式發電系統和微電網的運行可靠性，國內外學者提出了虛擬同步發電機技術，該技術通過模擬同步發電機的轉子運動方程、有功調頻及無功調壓等特性，使并網逆變器從運行機制和特性上可與傳統同步發電機相媲美。當微電網或配電網發生電壓頻率異常事件時，能有效地為電網提供必要的有功和無功支撐，極大提高了分布式發電系統和微電網的運行可靠性，特別適用于儲能裝置、新能源發電裝置與配電網之間的連接。

現有技術中，大功率儲能系統功率換流器由于元器件性能限制，在擴容時，往往采用模塊化并聯方式。在微電網中電池儲能系統無互聯通信線情況下實現多機并聯時，頻率和電壓存在一定波動，特別是在風電光伏間歇性能源及負載頻繁波動時，頻率和電壓的變化會超出允許范圍。

為滿足現有技術發展的需要，本發明提供了一種電池儲能系統用虛擬同步發電機的控制方法，實現各臺電池儲能系統快速并入微電網，滿足即插即用的要求。

發明內容

為滿足現有技術發展的需要，解決大功率儲能系統功率換流器由于元器件性能限制，在擴容時，往往采用模塊化并聯方式，但是在微電網中電池儲能系統多機并聯時，運行過程中由于電源不足投入電池儲能系統會出現大幅功率和頻率波動，即無法實現電池儲能系統即插即用的問題，本發明提供了一種電池儲能系統中虛擬同步機控制的改進方法。

本發明提供的電池儲能系統用虛擬同步發電機的控制方法，其改進之處在于，根據采集的電池儲能系統本地輸出的電壓和電流，虛擬同步發電機計算出電壓控制參考值信號；電壓電流雙閉環控制模塊根據所述電壓控制參考值信號得出輸送到SVPWM模塊的電壓調制比；SVPWM模塊根據電壓調制比輸出的脈沖驅動三相橋式電路的IGBT控制微電網電壓。

進一步的，所述虛擬同步發電機的控制方法如下式((1)所示：