[發(fā)明專利]一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器的慣量環(huán)節(jié)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011121515.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN112421658B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;武文麗;孫凌玉;葛利弘;韓磊;高正平;張雨舟;陳敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院分公司
• 主分類號(hào): H02J3/32
• 分類號(hào): H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及儲(chǔ)能逆變器控制技術(shù)，旨在提供一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器的慣量環(huán)節(jié)控制方法。包括：測(cè)量應(yīng)急微電網(wǎng)中柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸質(zhì)量和轉(zhuǎn)軸半徑，計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；根據(jù)應(yīng)急微電網(wǎng)系統(tǒng)中所允許的最低頻率、最高頻率和儲(chǔ)能逆變器輸出的額定功率，計(jì)算儲(chǔ)能逆變器下垂控制環(huán)路的下垂控制系數(shù)；根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)慣量和儲(chǔ)能逆變器慣量相匹配的原則，利用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和下垂控制系數(shù)計(jì)算儲(chǔ)能逆變器的下垂控制環(huán)路中低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，并將其用于對(duì)儲(chǔ)能逆變器慣量進(jìn)行控制。本發(fā)明依據(jù)柴油發(fā)電車和移動(dòng)儲(chǔ)能車慣量環(huán)節(jié)相匹配的原則，給出了移動(dòng)儲(chǔ)能車控制的慣量環(huán)節(jié)的控制方法，能減小應(yīng)急微電網(wǎng)系統(tǒng)中的環(huán)流，優(yōu)化暫態(tài)功率均分的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器慣量環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法，屬于微電網(wǎng)技術(shù)中儲(chǔ)能逆變器控制技術(shù)。

背景技術(shù)

應(yīng)急微電網(wǎng)是在災(zāi)害導(dǎo)致城市配電網(wǎng)大面積停電時(shí)對(duì)部分停電區(qū)域利用移動(dòng)應(yīng)急電源組網(wǎng)對(duì)其中的重要負(fù)荷進(jìn)行供配電系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的應(yīng)急微電網(wǎng)多采用柴油發(fā)電車進(jìn)行緊急供電，但傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)存在噪聲大、空氣污染嚴(yán)重、容量有限和供電質(zhì)量有待提升等問題。同時(shí)對(duì)于配電網(wǎng)中接入的新能源，傳統(tǒng)的柴油發(fā)電車對(duì)其協(xié)調(diào)控制能力不足。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)儲(chǔ)能車也逐漸應(yīng)用在應(yīng)急供電領(lǐng)域，但移動(dòng)儲(chǔ)能車同樣也存在容量有限，不能長(zhǎng)時(shí)間供電的缺點(diǎn)。

因此，在應(yīng)急微電網(wǎng)中應(yīng)急柴油發(fā)電車與儲(chǔ)能應(yīng)急車并聯(lián)運(yùn)行的控制方式被提出。在該種運(yùn)行模式下，應(yīng)急柴油發(fā)電車運(yùn)行過程中慣量巨大，而移動(dòng)儲(chǔ)能車由儲(chǔ)能電池和電力電子變換裝置組成，不具有天然的物理慣性，在負(fù)載變化的暫態(tài)瞬間，柴油發(fā)電車和儲(chǔ)能逆變器輸出電壓相位會(huì)產(chǎn)生由圖1到圖2的變化，因而產(chǎn)生較大的環(huán)流，導(dǎo)致功率不均分現(xiàn)象的產(chǎn)生。

目前現(xiàn)有的技術(shù)多采用集中式控制方案，通過中央控制器調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能逆變器的功率輸出。但集中式控制方案需要外加通訊線，并且對(duì)通信帶寬有較高要求，成本較高，可靠性較低。

因此，本發(fā)明提出了一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器的慣量環(huán)節(jié)控制方法，廣泛適用于柴儲(chǔ)聯(lián)合應(yīng)急微電網(wǎng)系統(tǒng)，減小了負(fù)載變化瞬間的環(huán)流，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急微電網(wǎng)系統(tǒng)中的功率協(xié)調(diào)優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器的慣量環(huán)節(jié)控制方法。以解決應(yīng)急微電網(wǎng)中柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能逆變器在負(fù)載變化的暫態(tài)過程中，由于慣量不匹配導(dǎo)致的功率不能按比例分配的問題。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

提供一種應(yīng)急微電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能逆變器的慣量環(huán)節(jié)控制方法，所述應(yīng)急微電網(wǎng)同時(shí)包含柴油發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能電池和儲(chǔ)能逆變器；該控制方法包括以下步驟：

(1)測(cè)量應(yīng)急微電網(wǎng)中柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸質(zhì)量M和轉(zhuǎn)軸半徑R，根據(jù)下式計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_M：

(2)根據(jù)應(yīng)急微電網(wǎng)系統(tǒng)中所允許的最低頻率f_min、最高頻率f_max和儲(chǔ)能逆變器輸出的額定功率P_e，計(jì)算儲(chǔ)能逆變器下垂控制環(huán)路的下垂控制系數(shù)m：

(3)根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)慣量和儲(chǔ)能逆變器慣量相匹配的原則，利用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_M和下垂控制系數(shù)m計(jì)算儲(chǔ)能逆變器的下垂控制環(huán)路中低通濾波器的時(shí)間常數(shù)τ，并將其用于對(duì)儲(chǔ)能逆變器慣量進(jìn)行控制。

本發(fā)明中，根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)慣量和儲(chǔ)能逆變器慣量相匹配的原則，用于低通濾波器的下垂控制方程表示為：