[发明专利]一种复杂负荷下多机并联储能功率变流器的离网控制方法

说明书

一种复杂负荷下多机并联储能功率变流器的离网控制方法，首先每台储能变流器单独采集各自输出电流、输出电压，并分离出基波正序分量、基波负序分量以及各次谐波分量；然后，计算基波正序虚拟阻抗压降、基波负序虚拟阻抗压降以及各次谐波虚拟阻抗压降；接着每台储能变流器计算各自基波正序输出功率，通过虚拟同步机控制和下垂控制，以及频率、电压二次调节，生成交流侧输出电压的频率参考值和幅度参考值；最后每台储能变流器将电压频率参考值和幅度参考值通过电压电流双环控制，产生开关管的PWM控制信号，控制储能PCS运行。本发明实现了多机并联储能PCS机组带不平衡、非线性复杂负荷的稳定运行，提高了微网系统的负荷适应性。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种复杂负荷下多机并联储能功率变流器的离网控制方法。

背景技术

随着能源危机与环境污染问题的日益加剧，以及传统大电网脆弱性的不断暴露，世界各国纷纷将目光投向了更加环保、高效、可靠的分布式发电技术。微网作为分布式发电的高级结构形式，是一种将分布式电源、电力电子设备、储能、负荷以及监控保护装置融合而成的小型智能发配电系统，具有更高的供电安全性和可靠性。

与传统电网不同，微网中风电、光伏等新能源发电设备受自然环境制约，输出功率具有间歇性和随机性的特点。随着这类新能源发电设备接入比例的不断提高，系统的运行稳定性及供电可靠性面临很大的挑战。为了维持分布式发电系统孤岛运行时的频率稳定和电压稳定,需要在系统中加入储能装置，通过储能灵活快速的有功功率调节平滑新能源发电功率的波动性和随机性，实现微网运行的稳定与可靠。

由于微网内储能变流器数量众多，多台储能变流器之间的协调控制技术对微电网的性能有至关重要的影响。此外，随着微网应用的推广，微网内负荷构成复杂多变，可能存在大量非线性负荷与不平衡负荷，极大提高了多台储能变流器之间协调控制的难度。综上所述，如何实现离网状态下多机并联储能功率变流器带复杂负荷的稳定控制，存在很大困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种复杂负荷下多机并联储能功率变流器(PCS:Power Conversion System)的离网控制方法，解决微网系统离网状态下的稳定运行问题，具体涉及电压电流多频段分解、虚拟阻抗控制、虚拟同步机控制、下垂控制以及多机协同控制等方面。

复杂负荷下的交流离网微电网系统，包括多台储能PCS机组、本地负荷以及同步发电机。所述储能PCS为DC/AC结构；所述本地负荷包含平衡负荷、不平衡负荷与非线性负荷。

为了解决上述技术问题本发明提供如下的技术方案：

一种复杂负荷下多机并联储能功率变流器的离网控制方法，包括以下步骤：

S1：每台储能变流器单独采集各自输出电流、输出电压，并分离出基波正序分量、基波负序分量以及各次谐波分量；

S2：每台储能变流器根据各自额定功率与实际物理馈线阻抗，确定虚拟阻抗取值，进而计算基波正序虚拟阻抗压降、基波负序虚拟阻抗压降以及各次谐波虚拟阻抗压降；

S3：每台储能变流器计算各自基波正序输出功率，通过虚拟同步机控制和下垂控制，以及频率、电压二次调节，生成交流侧输出电压的频率参考值和幅度参考值；

S4：每台储能变流器将电压频率参考值和幅度参考值通过电压电流双环控制，产生开关管的PWM控制信号，控制储能PCS运行。

进一步的，所述步骤S1中，储能变流器输出电流、输出电压的分离包括以下步骤：

S1-1：每台储能变流器单独采集各自输出电流、输出电压信号，首先将采集到的三相abc静止坐标系的信号变换到两相αβ静止坐标系，变换表达式如下：