[發明專利]一種限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制方法

有效

• 申請號: 202210022106.6
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114498763B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 王逸超
• 申請（專利權）人: 新源智儲能源發展(北京)有限公司
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/38;H02J3/32;H02J7/00
• 代理公司: 北京惟盛達知識產權代理事務所(普通合伙) 11855
• 代理人: 楊青

1.一種限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制方法，該方法包括：

步驟S1獲取儲能的荷電狀態SOC，以及輸出電壓和輸出電流，計算儲能的輸出有功功率P_bat；

當P_bat0，儲能為放電狀態；當P_bat≤0，儲能為充電狀態；其中，儲能為儲能電池及其變流器；

步驟S2根據得到的儲能的輸出有功功率P_bat，計算附加轉矩T_add：

T_add＝T₁+T₂ (1)

其中，T₁為放電功率限制附加轉矩；T₂為充電功率限制附加轉矩；P_Nd為儲能額定放電功率，取值為正；P_Nc為儲能額定充電功率，取值為正，k_p1為PI控制器在放電狀態下的比例系數、k_p2為PI控制器在充電狀態下的比例系數、k_i1為PI控制器在放電狀態下的積分系數、k_i2為PI控制器在充電狀態下的積分系數；

步驟S3獲取虛擬同步發電機的輸出電壓和輸出電流，計算虛擬同步發電機輸出端口的有功功率和無功功率，結合步驟S2獲取的附加轉矩T_add，以輸出有功功率來調整虛擬同步發電機的輸出角頻率ω，以輸出無功功率來調整虛擬同步發電機的輸出電勢E，其控制關系分別為

其中，P_ref、Q_ref分別為虛擬同步發電機的有功功率指令和無功功率指令；T_add為避免儲能出現充放電風險的附加轉矩；P_e、Q_e分別為虛擬同步發電機輸出端口的有功功率和無功功率；J為旋轉慣量；s為微積分算子；D_p、D_q分別為有功功率阻尼系數和無功功率阻尼系數；ω為虛擬同步發電機輸出角頻率；ω₀為額定角頻率；K為電壓激勵系數；E_am和E_refm分別為虛擬同步發電機的輸出電壓幅值和額定電壓幅值；

步驟S4根據步驟S3獲取的虛擬同步發電機的輸出電勢E和輸出角頻率ω，得到虛擬同步發電機在三相靜止坐標下的電壓合成指令，通過高頻PWM調制得到虛擬同步發電機的控制量；根據得到的虛擬同步發電機的控制量進行控制，實現限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制。

2.根據權利要求1所述的限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，

T1為放電功率限制附加轉矩，當輸入信號P_bat－P_Nd為正時，放電功率限制附加轉矩T₁發揮作用，降低虛擬同步發電機的有功功率指令，限制儲能放電功率在額定放電功率內；T₂為充電功率限制附加轉矩，當輸入信號P_bat+P_Nc為負時，充電功率限制附加轉矩T₂發揮作用，增加虛擬同步發電機的有功功率指令，限制儲能充電功率在額定充電功率內。

3.根據權利要求1所述的限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，當儲能的荷電狀態SOC低于SOC_min時，P_Nd＝0，其中，SOC_min為儲能允許的荷電狀態最小值；

當儲能的荷電狀態SOC高于SOC_max時，P_Nc＝0，其中，SOC_max為儲能允許的荷電狀態最大值。

4.根據權利要求1所述的限制儲能充放電功率的光儲虛擬同步發電機控制方法，其特征在于，所述方法采用光儲發電系統結構實現，該光儲發電系統包括：光儲共直流母線發電結構和光儲共交流母線發電結構；

所述光儲共直流母線發電結構包括：光伏發電陣列、兩個DC-DC變換器、儲能電池和并網變流器；

光伏發電陣列與其中一個DC-DC變換器串聯，儲能電池串聯另外一個DC-DC變換器，兩個DC-DC變換器輸出端交匯于公共直流側母線，然后由公共直流側母線接入并網變流器并入電網；

在光儲共直流母線發電結構中，光伏DC-DC變換器采用最大功率跟蹤控制，儲能DC-DC變換器維持直流母線電壓穩定，并網變流器采用所述的控制方法得到的控制量實現光儲虛擬同步發電控制，并限制儲能電池輸出功率；

所述光儲共交流母線發電結構包括：光伏發電陣列、DC-DC、儲能變流器、光伏逆變器；

光伏發電陣列與DC-DC串聯，該DC-DC與光伏逆變器串聯，儲能電池與儲能變流器串聯，光伏逆變器的輸出端與儲能變流器的輸出端交匯于一點并入電網；

在光儲共交流母線發電結構中，光伏逆變器采用最大功率跟蹤控制，儲能變流器采用所述的控制方法得到的控制量實現光儲整體虛擬同步發電控制，并限制儲能單元輸出功率。