[发明专利]一种模块化储能变流器并联控制方法和系统

说明书

本发明公开一种模块化储能变流器并联控制方法和系统。控制环路通过模拟同步发电机的外特性来实现储能变流器各模块的并联，设置并联的储能变流器的DCAC模块在并网和离网状态下的有功功率控制和无功功率控制控制模式；在储能变流器离网模式下上层控制器通过对DCAC模块控制器实际输出电压和角速度进行修正，使得模块化储能变流器各DCAC模块均流。本发明通过合理设计有功功率控制环及数字惯性调节器，可以同时在并网以及离网运行时取得较好的控制效果，使系统稳定性大大提高：在并网时功率震荡及超调小，动态特性较快，有利于跟踪功率指令，在离网时，可以提供较大的转动惯量，提高系统的频率稳定性。

技术领域

本发明属于储能技术领域，特别涉及一种模块化储能变流器并联控制方法。

背景技术

双向储能DCAC变流器作为储能系统中储能元件与交流电网的接口，在整个储能系统中发挥着重要的作用。在大功率和高可靠性的应用场合，储能变流器多采用变流器多模块冗余并联及热插拔技术。在实际使用中，可以根据系统的实际需求，投入相应数量的变流器模块，不同模块间通过并联的方式组合运行，以满足不同功率等级以及热备用的需求。DCAC逆变模块并联的主要问题：逆变模块并联工作时，它们之间不仅有幅值的差别，还会有相位的差别，如果不采取措施就将它们的输出并联在一起，则会形成环流。

现有文献对多变换器的并联控制策略已做了许多研究，主要分为主从式、分布式、无通讯连线的外特性下垂法。主从控制法具有均流控制电路简单和均流精度高的优点，但由于从模块必须依赖主模块工作，并联系统没有实现冗余，可靠性不高。分布式采用主控制器电压环、各个模块接收电流环指令的方式，缺点是模块间存在着较强的耦合关系且主控制器需要冗余备份。无通讯连线的频率电压外特性下垂法的缺点是：人为引入外特性下垂控制，系统输出外特性较差。而且，目前的技术方案是针对单向变换器或者离网型逆变器展开的，关于双向变换器以及并离网型储能变流器的并联控制策略则未见。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种模块化储能变流器并联控制方法，实现双向并离网型模块化储能变流器的并联控制，保证系统的稳定运行。

一方面本发明公开了一种模块化储能变流器并联控制方法，所述储能变流器包括DCAC模块和与其连接的上层控制器，所述控制方法包括以下步骤：根据储能变流器实际输出有功功率和储能变流器的有功功率参考值得到得到有功功率控制输出，根据有功功率控制输出得到虚拟同步发电机实际输出角速度ω，将虚拟同步发电机实际输出角速度ω积分后输出电压相位θ；

根据储能变流器实际输出无功功率和储能变流器的无功功率参考值得到无功功率控制输出，根据无功功率控制输出得到虚拟同步发电机q轴控制器输出电压指令u_q^*和d轴控制器输出电压指令u_d^*；

根据储能变流器输出电压相位θ、q轴控制器输出电压指令u_q^*和d轴控制器输出电压指令u_d^*得到储能变流器的输出电压基准，，根据得到的储能变流器的输出电压基准，输出PWM开关信号控制储能变流器；

设置并联的各储能变流器的DCAC模块在并网和离网状态下的有功功率控制和无功功率控制控制模式；

在储能变流器离网模式下上层控制器通过对DCAC模块虚拟同步发电机q轴控制器输出电压指令u_q^*、d轴控制器输出电压指令u_d^*和角速度ω的信号进行修正，使得各模块化储能变流器DCAC模块均流。

第二方面，本发明公开了模块化储能变流器并联控制系统，所述储能变流器包括各DCAC模块和与其连接的上层控制器，所述控制系统包括：有功频率控制环、无功电压控制环、转子运动方程模拟、转子磁链方程模拟、定子电压模型、电压电流闭环，