[發(fā)明專(zhuān)利]一種樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711082863.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107887904A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侍紅兵;袁德剛;唐華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 蘇州市港澄專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)32304
• 代理人: 馬麗麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著新能源滲透率的不斷增加，傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的裝機(jī)比例將逐漸降低，電力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用容量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)減少，這對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。再者，并網(wǎng)逆變器控制策略各異，加之分布式電源輸出功率具有波動(dòng)性、不確定性等特點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)其即插即用與自主協(xié)調(diào)運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)具有對(duì)電網(wǎng)天然友好的優(yōu)勢(shì)，若借鑒傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使并網(wǎng)逆變器具有類(lèi)似同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，則可實(shí)現(xiàn)分布式電源的友好接入并提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的相關(guān)控制策略與理論分析方法也可有效地引入其中。

為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)技術(shù)，可使并網(wǎng)逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行機(jī)理。具體而言，主要通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)的本體模型、有功調(diào)頻以及無(wú)功調(diào)壓等特性，使并網(wǎng)逆變器從運(yùn)行機(jī)制和外特性上可與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相比擬。VSG因集成了同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而備受學(xué)者青睞，其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也將日益廣泛。VSG本質(zhì)是通過(guò)控制逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)的工作原理，從而獲得類(lèi)似同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。VSG控制與常規(guī)逆變器控制的本質(zhì)區(qū)別在于前者通過(guò)控制算法模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行機(jī)制，但其仍可部分保留傳統(tǒng)的逆變器控制環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明根據(jù)不同負(fù)荷虛擬同步機(jī)的響應(yīng)時(shí)間、可控范圍，提出基于虛擬同步調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)的設(shè)備級(jí)可控負(fù)荷分散式控制方法，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)或通信失敗時(shí)系統(tǒng)的虛擬同步機(jī)自主運(yùn)行。

本發(fā)明具體為一種樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，所述樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括電網(wǎng)調(diào)度端、系統(tǒng)級(jí)集中協(xié)調(diào)控制器、有源電力濾波器APF、交流電源以及環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊；所述電網(wǎng)調(diào)度端與所述系統(tǒng)級(jí)集中協(xié)調(diào)控制器通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)進(jìn)行雙向連接；所述系統(tǒng)級(jí)集中協(xié)調(diào)控制器與信號(hào)傳輸總線(xiàn)進(jìn)行雙向連接；所述有源電力濾波器APF通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，所述有源電力濾波器APF及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)均通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；所述交流電源通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，該并網(wǎng)開(kāi)關(guān)還通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；

所述樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還包括光伏發(fā)電模塊、電力電子負(fù)荷模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊及用戶(hù)負(fù)荷模塊；所述光伏發(fā)電模塊包括光伏組件陣列、匯流箱、逆變器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，所述光伏組件陣列依次通過(guò)匯流箱、逆變器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，匯流箱、逆變器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)均通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；所述電力電子負(fù)荷模塊包括冷/熱負(fù)荷、整流器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，所述冷/熱負(fù)荷依次通過(guò)整流器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)；所述儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊包括電池管理系統(tǒng)BMS、電池堆、雙向整流逆變器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，所述電池堆依次通過(guò)雙向整流逆變器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，所述電池管理系統(tǒng)BMS通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到電池堆；所述無(wú)功補(bǔ)償模塊通過(guò)相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，該并網(wǎng)開(kāi)關(guān)通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；所述用戶(hù)負(fù)荷模塊包括電動(dòng)汽車(chē)充電樁、一般負(fù)荷以及可切負(fù)荷，電動(dòng)汽車(chē)充電樁、一般負(fù)荷以及可切負(fù)荷均通過(guò)各自相應(yīng)的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接到電力總線(xiàn)，每個(gè)相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)均通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)；

所述樓宇型負(fù)荷虛擬同步機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還包括設(shè)備級(jí)調(diào)頻調(diào)壓控制器，所述設(shè)備級(jí)調(diào)頻調(diào)壓控制器通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)連接到信號(hào)傳輸總線(xiàn)，所述設(shè)備級(jí)調(diào)頻調(diào)壓控制器還通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)與電力電子負(fù)荷模塊的冷/熱負(fù)荷、整流器及相應(yīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)相連接，所述設(shè)備級(jí)調(diào)頻調(diào)壓控制器還通過(guò)信號(hào)傳輸線(xiàn)與儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊的電池管理系統(tǒng)BMS及雙向整流逆變器相連接；

所述設(shè)備級(jí)調(diào)頻調(diào)壓控制器對(duì)所述電力電子負(fù)荷模塊和所述儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，所述系統(tǒng)級(jí)集中協(xié)調(diào)控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使負(fù)荷虛擬同步機(jī)達(dá)到一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的控制目標(biāo)。

進(jìn)一步的，虛擬同步機(jī)的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的電壓控制系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量同步發(fā)電機(jī)的端電壓，根據(jù)端電壓的變化控制勵(lì)磁電壓，以保持發(fā)電機(jī)端電壓的穩(wěn)定。