[發(fā)明專利]一種儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711328906.6
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107994610A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳志鵬;許賢昶;吳勝兵;石磊;李繼華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州智光電氣股份有限公司;廣州智光儲能科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/44;H02J3/32;H02J9/06
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝,何立春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電力變換技術(shù)和控制領(lǐng)域，特別涉及一種儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置。

背景技術(shù)

儲能系統(tǒng)經(jīng)常會在并網(wǎng)型模式和離網(wǎng)模式下工作，涉及到兩種模式的切換，在并網(wǎng)模式工作時儲能系統(tǒng)充當(dāng)一個電流源的角色，但一旦電網(wǎng)故障或者檢修掉電時，儲能系統(tǒng)需要能快速無縫地切換到離網(wǎng)工作模式，保證重要負(fù)荷的供電不間斷。傳統(tǒng)控制策略為并網(wǎng)時有功無功(PQ)控制，離網(wǎng)時調(diào)整為電壓頻率(Vf)控制，由于存在控制模式的不同，在并離網(wǎng)切換時往往會出現(xiàn)過電壓或者過電流，尤其是在并網(wǎng)切離網(wǎng)時，導(dǎo)致模式切換失敗而停機(jī)重啟，無法保證供電的不間斷。在微電網(wǎng)中，儲能系統(tǒng)充當(dāng)主電源，一旦離網(wǎng)運(yùn)行，整個微電網(wǎng)內(nèi)的其他電源都需要儲能系統(tǒng)輸出的電壓頻率來作為參考，一旦儲能系統(tǒng)并離網(wǎng)切換失敗導(dǎo)致停機(jī)，微電網(wǎng)中的其他電源都會脫網(wǎng)掉電，整個微電網(wǎng)崩潰。因此，儲能系統(tǒng)迫切地需要有并離網(wǎng)模式無縫切換的能力，但是現(xiàn)有的技術(shù)方案均很難做到這一點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種儲能系統(tǒng)的控制方法，包括：

獲取所述儲能系統(tǒng)的輸出有功功率和輸出無功功率；

獲取電網(wǎng)電壓的特征信號；

根據(jù)所述輸出有功功率、所述輸出無功功率和所述特征信號生成電壓控制信號，以根據(jù)生成的電壓控制信號控制所述儲能系統(tǒng)的儲能變流器進(jìn)行能量變換。

可選地，所述特征信號包括如下的一種或多種：電壓幅值，頻率，電壓相位角。

可選地，所述根據(jù)所述輸出有功功率、所述輸出無功功率和所述特征信號生成電壓控制信號包括：

根據(jù)所述輸出有功功率、所述輸出無功功率和所述特征信號建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的電磁機(jī)械模型；

根據(jù)所述電磁機(jī)械模型的感應(yīng)電動勢方程生成所述電壓控制信號。

可選地，所述儲能系統(tǒng)為單相儲能系統(tǒng)，所述根據(jù)所述輸出有功功率、所述輸出無功功率和所述特征信號建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的電磁機(jī)械模型包括：

用給定有功功率除以電網(wǎng)基準(zhǔn)角頻率，得到給定轉(zhuǎn)矩；

用所述輸出有功功率除以所述儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)參考角頻率，得到電磁轉(zhuǎn)矩；

用所述電網(wǎng)基準(zhǔn)角頻率減去所述系統(tǒng)參考角頻率得到的第一差值乘以阻尼因子，得到阻尼轉(zhuǎn)矩；

用所述給定轉(zhuǎn)矩與所述阻尼轉(zhuǎn)矩的和，減去所述電磁轉(zhuǎn)矩，得到第二差值，對所述第二差值進(jìn)行慣性積分，得到所述儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)參考角速度；

對所述系統(tǒng)參考角速度進(jìn)行積分，得到所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角；

對給定無功功率和所述輸出無功功率作差，得到第三差值；

對電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)幅值和所述儲能系統(tǒng)的輸出電壓幅值作差，得到第四差值；

對所述第三差值和所述第四差值求和，將得到的結(jié)果乘以電壓無功下垂系數(shù)后，利用積分增益進(jìn)行積分，將得到的結(jié)果作為所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的互感系數(shù)與勵磁電流的乘積值；

所述電磁機(jī)械模型的感應(yīng)電動勢方程為：

其中，e為所述感應(yīng)電動勢，M_f為所述互感系數(shù)，i_f為所述勵磁電流，ω為所述系統(tǒng)參考角速度，θ為所述轉(zhuǎn)子角，所述電網(wǎng)為與所述儲能系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)的電網(wǎng)；

所述根據(jù)所述電磁機(jī)械模型的感應(yīng)電動勢方程生成所述電壓控制信號包括：將根據(jù)所述感應(yīng)電動勢方程計算得到的感應(yīng)電動勢矩陣中的第一個元素作為所述儲能系統(tǒng)的電壓參考值；

基于所述電壓參考值進(jìn)行電壓電流雙環(huán)控制，生成所述電壓控制信號。

可選地，該方法還包括：

在根據(jù)所述電壓控制信號將所述儲能系統(tǒng)切換至離網(wǎng)模式后，對所述轉(zhuǎn)子角和所述電壓相位角作差，得到第五差值；

對所述第五差值進(jìn)行比例積分控制，得到第一補(bǔ)償量；

將所述第一補(bǔ)償量與所述系統(tǒng)參考角速度進(jìn)行疊加，得到第一控制量；

對所述電壓幅值和所述輸出電壓幅值作差，得到第六差值；

對所述第六差值進(jìn)行比例積分控制，得到第二補(bǔ)償量；

將所述第二補(bǔ)償量與所述互感系數(shù)與勵磁電流的乘積值進(jìn)行疊加，得到第二控制量；

根據(jù)所述第一控制量對所述儲能系統(tǒng)進(jìn)行相位和頻率的同步控制，以及根據(jù)所述第二控制量對所述儲能系統(tǒng)進(jìn)行輸出電壓和電網(wǎng)電壓幅值的同步控制。

依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種儲能系統(tǒng)的控制裝置，包括：