[发明专利]一种适用于储能系统的新型虚拟同步发电机控制方法

说明书

本发明涉及一种适用于储能系统的新型虚拟同步发电机控制方法，包括有功虚拟同步发电机控制和无功虚拟同步发电机控制，有功虚拟同步发电机控制包括有功稳态下垂控制和有功暂态惯性控制，实现为：计算有功稳态下垂控制的稳态参考有功偏离值,有功暂态惯性控制的暂态参考有功偏离值，参考有功偏离值和实际有功参考值；无功虚拟同步发电机控制方法包括无功稳态下垂控制和无功暂态惯性控制，实现为：计算无功稳态下垂控制的稳态参考无功偏离值,无功暂态惯性控制的暂态参考无功偏离值，参考无功偏离值和实际无功参考值；实际有功参考值与实际无功参考值经过储能双向变换器控制策略产生调节信号，调节信号经过PWM调制，产生驱动信号驱动储能双向变换器工作。

技术领域

本发明涉及一种新型虚拟同步发电机控制方法，尤其是一种适用于储能系统的虚拟同步发电机控制方法。

背景技术

以风能、太阳能为代表的分布式发电技术是人类应对能源危机和环境污染的重要手段之一，近年来越来越受到重视。电力电子装置做为可再生能源发电单元与电网的接口，起着将分布式能源发出的电能转变为交流形式向电网输送的重要作用。早期接入电网的分布式电源容量较小，对电网影响较小。随着分布式能源在电力系统中的渗透率不断增加，基于电力电子装置的分布式能源不具备有利于保持系统稳定运行的旋转惯性和阻尼分量，对电力系统的安全稳定带来了新的影响和挑战。虚拟同步发电机控制是近年来提出的一种增加电力电子装置惯性和阻尼的新型控制技术。国内外学者对虚拟同步发电机控制技术开展了大量研究。

中国专利201610157993.2公布了一种并联虚拟同步发电机分布式协同运行控制方法及系统，该系统包括下垂控制单元、频率恢复单元、有功分配单元、一致性控制单元，可以实现系统的功率分配、频率恢复以及稳定可靠运行。但该方法需要相邻的虚拟同步发电机的信息交互，并且只考虑了系统有功分配和频率恢复，没有涉及无功和电压的问题。

中国专利201510141388.1公布了一种基于虚拟同步发电机的户用并网逆变器控制策略。该方法在并网逆变器中引入虚拟同步发电机的数学模型，并在并网逆变器的控制环节中加入同步发电机的控制方法，利用并网逆变器进行孤岛检测，当电网侧发生故障能够快速切换到离网运行状态，该方法可以使户用中小发电功率的并网逆变器在输入输出特性上与同步发电机等效，使逆变器能够主动参与对电力系统电压和频率的协调控制。

现有虚拟同步发电机技术借鉴同步发电机的机械方程和电磁方程来控制并网装置，使得并网装置的输出特性具备下垂特性和转动惯量，实现并网装置对电网的“友好”接入，但该技术基于同步发电机的数学模型，实现方法过于复杂，响应速度慢，下垂控制和转动惯量控制耦合度很高，无法实现解耦控制。

发明内容

本发明要技术解决问题：解决储能系统对电网的“友好”接入问题，并模拟虚拟同步发电机的特性增加电网惯性，使储能系统主动参与电网频率和电压调节，稳态控制可以提高储能系统对电网的稳定性，根据电网频率和电压实时调整储能系统的有功和无功输出，实现储能系统“友好”地接入电网；暂态控制可以增加电网的惯性，提高电网的稳定性。稳态控制和暂态控制可以实现独立解耦控制，并且实现方法简单，响应速度快。

本发明技术解决方案：一种适用于储能系统的虚拟同步发电机控制方法，包括有功虚拟同步发电机控制方法和无功虚拟同步发电机控制方法两部分；有功虚拟同步发电机控制方法包括有功稳态下垂控制和有功暂态惯性控制方法，无功虚拟同步发电机控制方法包括无功稳态下垂控制和无功暂态惯性控制，有功稳态下垂控制和无功稳态下垂控制提高储能系统对电网的稳定性，根据电网频率和电压实时调整储能系统的有功和无功输出，实现储能系统“友好”地接入电网；有功暂态惯性控制和无功暂态惯性控制增加电网的惯性，提高电网的稳定性；将有功虚拟同步发电机控制方法产生的实际有功参考值P^*_REF与无功虚拟同步发电机控制方法产生的实际无功参考值Q^*_REF经过储能双向变换器控制策略生成调节信号△S，调节信号△S经过PWM调制，产生驱动信号驱动储能双向变换器。