[發(fā)明專利]一種適用于儲能系統(tǒng)的新型虛擬同步發(fā)電機控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710581499.3
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107294124B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 師長立;唐西勝;張國偉;李寧寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

本發(fā)明涉及一種適用于儲能系統(tǒng)的新型虛擬同步發(fā)電機控制方法，包括有功虛擬同步發(fā)電機控制和無功虛擬同步發(fā)電機控制，有功虛擬同步發(fā)電機控制包括有功穩(wěn)態(tài)下垂控制和有功暫態(tài)慣性控制，實現(xiàn)為：計算有功穩(wěn)態(tài)下垂控制的穩(wěn)態(tài)參考有功偏離值,有功暫態(tài)慣性控制的暫態(tài)參考有功偏離值，參考有功偏離值和實際有功參考值；無功虛擬同步發(fā)電機控制方法包括無功穩(wěn)態(tài)下垂控制和無功暫態(tài)慣性控制，實現(xiàn)為：計算無功穩(wěn)態(tài)下垂控制的穩(wěn)態(tài)參考無功偏離值,無功暫態(tài)慣性控制的暫態(tài)參考無功偏離值，參考無功偏離值和實際無功參考值；實際有功參考值與實際無功參考值經(jīng)過儲能雙向變換器控制策略產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號，調(diào)節(jié)信號經(jīng)過PWM調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動儲能雙向變換器工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型虛擬同步發(fā)電機控制方法，尤其是一種適用于儲能系統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機控制方法。

背景技術(shù)

以風(fēng)能、太陽能為代表的分布式發(fā)電技術(shù)是人類應(yīng)對能源危機和環(huán)境污染的重要手段之一，近年來越來越受到重視。電力電子裝置做為可再生能源發(fā)電單元與電網(wǎng)的接口，起著將分布式能源發(fā)出的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍问较螂娋W(wǎng)輸送的重要作用。早期接入電網(wǎng)的分布式電源容量較小，對電網(wǎng)影響較小。隨著分布式能源在電力系統(tǒng)中的滲透率不斷增加，基于電力電子裝置的分布式能源不具備有利于保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的旋轉(zhuǎn)慣性和阻尼分量，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來了新的影響和挑戰(zhàn)。虛擬同步發(fā)電機控制是近年來提出的一種增加電力電子裝置慣性和阻尼的新型控制技術(shù)。國內(nèi)外學(xué)者對虛擬同步發(fā)電機控制技術(shù)開展了大量研究。

中國專利201610157993.2公布了一種并聯(lián)虛擬同步發(fā)電機分布式協(xié)同運行控制方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括下垂控制單元、頻率恢復(fù)單元、有功分配單元、一致性控制單元，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的功率分配、頻率恢復(fù)以及穩(wěn)定可靠運行。但該方法需要相鄰的虛擬同步發(fā)電機的信息交互，并且只考慮了系統(tǒng)有功分配和頻率恢復(fù)，沒有涉及無功和電壓的問題。

中國專利201510141388.1公布了一種基于虛擬同步發(fā)電機的戶用并網(wǎng)逆變器控制策略。該方法在并網(wǎng)逆變器中引入虛擬同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型，并在并網(wǎng)逆變器的控制環(huán)節(jié)中加入同步發(fā)電機的控制方法，利用并網(wǎng)逆變器進(jìn)行孤島檢測，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障能夠快速切換到離網(wǎng)運行狀態(tài)，該方法可以使戶用中小發(fā)電功率的并網(wǎng)逆變器在輸入輸出特性上與同步發(fā)電機等效，使逆變器能夠主動參與對電力系統(tǒng)電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制。

現(xiàn)有虛擬同步發(fā)電機技術(shù)借鑒同步發(fā)電機的機械方程和電磁方程來控制并網(wǎng)裝置，使得并網(wǎng)裝置的輸出特性具備下垂特性和轉(zhuǎn)動慣量，實現(xiàn)并網(wǎng)裝置對電網(wǎng)的“友好”接入，但該技術(shù)基于同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)方法過于復(fù)雜，響應(yīng)速度慢，下垂控制和轉(zhuǎn)動慣量控制耦合度很高，無法實現(xiàn)解耦控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要技術(shù)解決問題：解決儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)的“友好”接入問題，并模擬虛擬同步發(fā)電機的特性增加電網(wǎng)慣性，使儲能系統(tǒng)主動參與電網(wǎng)頻率和電壓調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)控制可以提高儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性，根據(jù)電網(wǎng)頻率和電壓實時調(diào)整儲能系統(tǒng)的有功和無功輸出，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)“友好”地接入電網(wǎng)；暫態(tài)控制可以增加電網(wǎng)的慣性，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。穩(wěn)態(tài)控制和暫態(tài)控制可以實現(xiàn)獨立解耦控制，并且實現(xiàn)方法簡單，響應(yīng)速度快。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種適用于儲能系統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機控制方法，包括有功虛擬同步發(fā)電機控制方法和無功虛擬同步發(fā)電機控制方法兩部分；有功虛擬同步發(fā)電機控制方法包括有功穩(wěn)態(tài)下垂控制和有功暫態(tài)慣性控制方法，無功虛擬同步發(fā)電機控制方法包括無功穩(wěn)態(tài)下垂控制和無功暫態(tài)慣性控制，有功穩(wěn)態(tài)下垂控制和無功穩(wěn)態(tài)下垂控制提高儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性，根據(jù)電網(wǎng)頻率和電壓實時調(diào)整儲能系統(tǒng)的有功和無功輸出，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)“友好”地接入電網(wǎng)；有功暫態(tài)慣性控制和無功暫態(tài)慣性控制增加電網(wǎng)的慣性，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；將有功虛擬同步發(fā)電機控制方法產(chǎn)生的實際有功參考值P^*_REF與無功虛擬同步發(fā)電機控制方法產(chǎn)生的實際無功參考值Q^*_REF經(jīng)過儲能雙向變換器控制策略生成調(diào)節(jié)信號△S，調(diào)節(jié)信號△S經(jīng)過PWM調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動儲能雙向變換器。