[发明专利]一种提高PCS输出功率的储能系统控制方法

说明书

本发明提高PCS输出功率的储能系统控制方法，以分布式电源的常规逆变器的硬件为基础，通过测量虚拟同步发电机输出的电压和电流，计算出输出的有功功率和无功功率，检测并网点的电压频率，然后通过虚拟同步机控制策略实现对传统同步发电机阻尼和惯性的模拟，在虚拟同步发电机的转动惯量和阻尼系数的模拟环节之前引入无功功率反馈环节，为防止参数m变化太快影响系统稳定性，参数m经过低通滤波器，同时对dP/dt和dQ/dt设定阈值，对转动惯量和阻尼特性模拟环节输出的时电压相角参考值，电压幅值的参考值由功率反馈偏差经过PI控制器得到，避免了电压偏离对虚拟同步发电机阻尼特性的影响，抑制了输出功率变化时的功率振荡，提升了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及虚拟同步发电机与分布式发电中的一种提高PCS输出功率的储能系统控制方法。

背景技术

分布式发电机技术的推广应用，提升了电网中分布式电源的数量占比；为了保证了电网频率以及相角的同步，在逆变器的控制中通常需要采用锁相环技术(PLL)，由于分布式电源不具备传统同步发电机所具备的阻尼和惯性，随着基于电力电子逆变器的分布式电源的渗透率的提升，电网的稳定性会逐渐减弱，为了解决分布式电源渗透率的提升所带来的负面影响，采用虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generation,VSG)技术可以模拟传统同步发电机的输出特性，使基于电力电子逆变器的分布式电源可以具备惯性和阻尼，从而增强系统的抗干扰的能力。

但是，虚拟同步发电机所具备的惯性也带来了分布式电源输出有功功率和无功功率振荡的问题，传统的同步发电机系统中通常会使用电力系统稳定器(Power SystemStabilizer,PSS)抑制功率振荡，虚拟同步发电机中并没有实际的转子系统，不能有效抑制输出功率变化时的功率振荡，系统稳定性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够避免电压偏离对虚拟同步发电机阻尼特性的影响，抑制输出功率变化时功率振荡的提高PCS输出功率的储能系统控制方法。

本发明提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：以分布式电源的常规逆变器的硬件为基础的，通过测量虚拟同步发电机输出的电压和电流，计算出输出的有功功率和无功功率，检测并网点的电压频率，然后通过虚拟同步机控制策略实现对传统同步发电机阻尼和惯性的模拟；

虚拟同步发电机中引入同步发电机的二阶转子方程，实现转动惯量和阻尼特性的模拟，转子方程如下：

Pin为虚拟同步控制机等效的输入机械功率，Pout为虚拟同步发电机输出有功功率，J为虚拟转动惯量，D为阻尼系数，Δω_m为ω_grid-ω_m，ω_m为虚拟转子频率，ω₀为额定转子频率。通过上述虚拟转子方程可以得到虚拟转子的角频率ωm。进一步对ωm进行积分可以得到对应的相角θm，用于控制输出电压；

假设虚拟同步发电机的输出电压为Vt，电网电压为Vgrid，两者之间的连接阻抗为R+jX，则虚拟同步发电机输出功率为：

/

变换为

δ为Vt和Vgrid两者之间的的相角差；

虚拟同步发电机的输出功率为以为圆心，/为半径的圆，

对P,Q进行小信号分析，在P(δ,V_t)和Q(δ,V_t)附近，可以得到：

dP＝P_δd_δ+P_VtdVt