[发明专利]一种储能系统的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子电力变换技术和控制领域，特别涉及一种储能系统的控制方法和装置。

背景技术

储能系统经常会在并网型模式和离网模式下工作，涉及到两种模式的切换，在并网模式工作时储能系统充当一个电流源的角色，但一旦电网故障或者检修掉电时，储能系统需要能快速无缝地切换到离网工作模式，保证重要负荷的供电不间断。传统控制策略为并网时有功无功(PQ)控制，离网时调整为电压频率(Vf)控制，由于存在控制模式的不同，在并离网切换时往往会出现过电压或者过电流，尤其是在并网切离网时，导致模式切换失败而停机重启，无法保证供电的不间断。在微电网中，储能系统充当主电源，一旦离网运行，整个微电网内的其他电源都需要储能系统输出的电压频率来作为参考，一旦储能系统并离网切换失败导致停机，微电网中的其他电源都会脱网掉电，整个微电网崩溃。因此，储能系统迫切地需要有并离网模式无缝切换的能力，但是现有的技术方案均很难做到这一点。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的储能系统的控制方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种储能系统的控制方法，包括：

获取所述储能系统的输出有功功率和输出无功功率；

获取电网电压的特征信号；

根据所述输出有功功率、所述输出无功功率和所述特征信号生成电压控制信号，以根据生成的电压控制信号控制所述储能系统的储能变流器进行能量变换。

可选地，所述特征信号包括如下的一种或多种：电压幅值，频率，电压相位角。

可选地，所述根据所述输出有功功率、所述输出无功功率和所述特征信号生成电压控制信号包括：

根据所述输出有功功率、所述输出无功功率和所述特征信号建立虚拟同步发电机的电磁机械模型；

根据所述电磁机械模型的感应电动势方程生成所述电压控制信号。

可选地，所述储能系统为单相储能系统，所述根据所述输出有功功率、所述输出无功功率和所述特征信号建立虚拟同步发电机的电磁机械模型包括：

用给定有功功率除以电网基准角频率，得到给定转矩；

用所述输出有功功率除以所述储能系统的系统参考角频率，得到电磁转矩；

用所述电网基准角频率减去所述系统参考角频率得到的第一差值乘以阻尼因子，得到阻尼转矩；

用所述给定转矩与所述阻尼转矩的和，减去所述电磁转矩，得到第二差值，对所述第二差值进行惯性积分，得到所述储能系统的系统参考角速度；

对所述系统参考角速度进行积分，得到所述虚拟同步发电机的转子角；

对给定无功功率和所述输出无功功率作差，得到第三差值；

对电网电压基准幅值和所述储能系统的输出电压幅值作差，得到第四差值；

对所述第三差值和所述第四差值求和，将得到的结果乘以电压无功下垂系数后，利用积分增益进行积分，将得到的结果作为所述虚拟同步发电机的互感系数与励磁电流的乘积值；

所述电磁机械模型的感应电动势方程为：

其中，e为所述感应电动势，M_f为所述互感系数，i_f为所述励磁电流，ω为所述系统参考角速度，θ为所述转子角，所述电网为与所述储能系统进行并网的电网；

所述根据所述电磁机械模型的感应电动势方程生成所述电压控制信号包括：将根据所述感应电动势方程计算得到的感应电动势矩阵中的第一个元素作为所述储能系统的电压参考值；

基于所述电压参考值进行电压电流双环控制，生成所述电压控制信号。

可选地，该方法还包括：

在根据所述电压控制信号将所述储能系统切换至离网模式后，对所述转子角和所述电压相位角作差，得到第五差值；

对所述第五差值进行比例积分控制，得到第一补偿量；

将所述第一补偿量与所述系统参考角速度进行叠加，得到第一控制量；

对所述电压幅值和所述输出电压幅值作差，得到第六差值；

对所述第六差值进行比例积分控制，得到第二补偿量；

将所述第二补偿量与所述互感系数与励磁电流的乘积值进行叠加，得到第二控制量；

根据所述第一控制量对所述储能系统进行相位和频率的同步控制，以及根据所述第二控制量对所述储能系统进行输出电压和电网电压幅值的同步控制。

依据本发明的另一方面，提供了一种储能系统的控制装置，包括：