[发明专利]一种提高微网储能一次调频性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高微网储能一次调频性能的方法，包括：建立储能微网并网逆变器虚拟同步机VSG转子机械方程和无功‑电压调节方程；将虚拟调速器引入转子机械控制环节内；得到有功‑频率变化量方程；得到VSG稳态一次调频下垂方程；得到动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数；将得到的动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数引入储能微网并网逆变器VSG转子机械方程中，将动态虚拟阻尼系数引入VSG稳态一次调频下垂方程中，达到提高微网储能一次调频性能的目的。本发明采用VSG控制策略在微网储能一次调频控制系统中，能够为电网提供惯性和阻尼支撑，一次调频性能良好。

技术领域

本发明涉及一种提高微网储能一次调频性能的方法，该方法将改进虚拟同步机控制应用于微网储能并网逆变器一次调频控制中，提高微网储能一次调频性能。针对传统VSG一次调频过程中功率震荡问题，采用动态虚拟参数，根据VSG虚拟角频率实时变化虚拟参数增加功率稳定。

背景技术

电网容量不断增加，区域电网结构变的复杂，由光伏、风电等高渗透率分布式电源点组成的微网，由于其低惯性、低阻尼特性，势必会对大电网的频率稳定性造成影响。储能单元作为可以灵活充放电的电源，能够实现在微网中动态吸收、释放能量，且因为其响应快速、控制灵活，在维持网侧频率稳定有无可替代的优势。通常是将储能设备接至分布式电源点的并网逆变器直流侧，作为调节负荷基础。为了实现“友好”并网，目前广泛采用虚拟同步机(Virtual Synchronous Generation,VSG)控制方法，VSG控制通过模仿同步发电机特性能够为系统提供惯性和阻尼支撑，使得并网逆变器具备调频和调压功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高微网储能一次调频性能的方法，将VSG控制应用于微网储能并网逆变器一次调频控制中，提高微网储能一次调频性能。针对传统VSG一次调频过程中功率震荡问题，采用动态虚拟参数，根据VSG虚拟角频率实时变化虚拟参数增加功率稳定。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种提高微网储能一次调频性能的方法，包括以下步骤：

1)建立储能微网并网逆变器虚拟同步机VSG转子机械方程和无功-电压调节方程；

2)根据有功-频率下垂控制建立虚拟调速器，并将虚拟调速器引入步骤1)转子机械控制环节内；

3)联立步骤1)VSG转子机械方程和步骤2)虚拟调速器，得到有功-频率变化量方程；

4)根据步骤3)有功-频率变化量方程得到VSG稳态一次调频下垂方程；

5)为了提高微网储能一次调频性能，在虚拟角频率增加阶段，增加虚拟惯量J同时适当减少虚拟阻尼D；在虚拟角频率减少阶段，减少虚拟惯量J同时适当增加虚拟阻尼D，得到动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数；

6)将步骤5)得到的动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数引入步骤1)储能微网并网逆变器VSG转子机械方程中，将动态虚拟阻尼系数引入步骤4)VSG稳态一次调频下垂方程中，达到提高微网储能一次调频性能的目的。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：建立储能微网并网逆变器VSG转子机械方程：

其中：J为虚拟转动惯量；T_m、T_e、T_d分别为VSG机械转矩、电磁转矩、阻尼转矩；D为阻尼系数；ω_g为网侧实际角频率；P_ref为有功功率参考值；P_e有功功率实际输出值；在VSG控制系统中，虚拟转动惯量J使得微网储能并网逆变器在功率和频率调节过程中具有了惯性，阻尼系数D使得微网储能并网逆变器具有抑制电网功率振荡的能力；由转子机械方程和虚拟调速器共同构成了并网逆变器有功-频率控制模块；储能微网并网逆变器VSG控制同样具有励磁调节惯性，无功-电压调节表达式为：