[發明專利]一種級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811317645.2
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109245123B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 鄭飛;劉松斌;姜筱鋒;薛恒懷;李勇
• 申請（專利權）人: 威凡智能電氣高科技有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張賞

本發明公開了一種級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步控制系統及方法，首先根據每臺級聯型儲能變流器的三相電壓，電網有功功率給定指令，以及火電機組當前功率計算得到有功功率，與有功變化量相疊加得到總有功功率給定值，再計算得到有功/無功電流給定值，然后將功率變換單元的平均調制電壓和均衡控制電壓分量相疊加，得到總調制電壓，最后計算得到各功率器件的脈沖驅動信號。本發明實現了多臺級聯型儲能變流器高壓直掛并聯接入火電廠高廠變低壓側與火電機組聯合調頻運行，具有多機并聯虛擬同步友好運行、大容量高效率快速響應、充放電雙向調節、高度自均衡控制、高電能質量、便于集中調度調頻的優點。

技術領域

本發明涉及一種級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步控制系統及方法，屬于儲能系統調頻技術領域。

背景技術

目前，受大功率電力電子開關器件如IGBT、碳化硅器件等的最大耐壓和最大電流參數的限制，單臺儲能變流器（power conversion system，PCS）的功率一般不大于500 kW，即0.5 MW。這個功率級別的儲能變流器應用于火儲聯合調頻的場合是不夠的，目前在工程實際中一般是多臺變流器在低壓交流側并聯運行，再通過多臺升壓變壓器接入火電廠內6kV高廠變低壓側實現，不僅多了工頻變壓器升壓環節，降低系統效率，而且由于分布式多臺低壓并聯接入，調頻速度受制于多臺低壓并聯儲能變流器之間的通信協調時間，調頻速度較慢，一般為100ms左右，另外，現有儲能變流器主要由電力電子器件構成，不具備慣性，不能對維持電網動態穩定性做出應有的貢獻。

因此，亟需提供一種用于火儲聯合調頻的無變壓器高壓直掛，調頻速度快、具有虛擬同步特性的大容量儲能系統。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步方法，實現多臺級聯型儲能變流器高壓直掛并聯接入火電機組高廠變低壓側與火電機組聯合調頻運行。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步控制系統，包括電池充電狀態整體調節模塊、均衡控制模塊、虛擬同步功率計算模塊、電流指令計算模塊、電流矢量控制模塊、載波相移正弦脈寬調制算法模塊；

所述電池充電狀態整體調節模塊基于儲能電池簇荷電狀態和給定充電狀態SOCref，輸出有功變化量deltaP2；

所述虛擬同步功率計算模塊基于每臺級聯型儲能變流器自身交流輸出側的三相電壓ua、ub和uc、電網有功功率給定指令Pagc以及火電機組當前功率Pfuel，輸出有功功率P1；

所述電流指令計算模塊基于單臺級聯型儲能變流器的總有功功率給定值Pref和電網無功功率給定指令Qagc，輸出有功電流給定值id1和無功電流給定值iq1；

所述電流矢量控制模塊基于有功電流給定值id1和無功電流給定值iq1，輸出a、b、c三相的每一相中的各鏈節功率變換單元的調制電壓；

所述均衡控制模塊基于a、b、c三相中每一相的各鏈節儲能電池簇荷電狀態，輸出a、b、c三相中每一相的各鏈節功率變換單元的均衡控制電壓分量；

所述通過載波相移正弦脈寬調制算法模塊計算得到每臺級聯型儲能變流器中a、b、c三相的每一串聯鏈節的功率變換單元的各功率器件的脈沖驅動信號。

級聯型儲能系統多機并聯虛擬同步控制方法，包括以下步驟：

1）根據每臺級聯型儲能變流器自身交流輸出側的三相電壓ua、ub和uc、電網有功功率給定指令Pagc以及火電機組當前功率Pfuel，經虛擬同步功率計算模塊計算得到有功功率P1；

2）根據儲能電池簇荷電狀態和給定充電狀態SOCref，經電池充電狀態整體調節模塊計算得到有功變化量deltaP2；