[发明专利]一种级联式高压大容量储能虚拟同步机系统

摘要

本发明公开了一种级联式高压大容量储能虚拟同步机系统及其子模块，属于电力电子技术领域。本发明基于虚拟同步发电机（VSG）原理，实现高压大容量储能变流器拓扑结构，该拓扑具备经过升压变压器接入上级高压电网的能力，同时控制系统兼顾了虚拟同步发电机技术的优良特性，良好的解决了目前新能源并网问题。功率转换单元通过级联的方式实现大容量高压储能虚拟同步机技术，模块化的设计易于实现低压小功率化，并方便系统扩容升级、工业化组装配置以及系统的维护替换。

主权项

1.一种级联式高压大容量储能虚拟同步机系统，其特征在于：包括升压变压器、传输电感和多个系统子模块，各系统子模块级联后通过传输电感直挂高压电网，再经过升压变压器接入上级高压电网；所述系统子模块，包括储能单元和功率转换单元，储能单元有多节储能电池组成，其特征在于，所述功率转换单元包括储能变流接口模块、双向H桥变流模块和控制单元，其中：储能变流接口模块用于连接储能单元和双向H桥变流模块，其一侧与储能单元相接，另一侧与双向H桥变流模块的直流侧相连；双向H桥变流模块为双向H桥变流器，其交流侧用于连接高压电网；控制单元通过PWM驱动控制双向H桥变流模块，其包括VSG本体控制模块、VSG励磁控制模块以及传统双向变流控制模块，其中VSG本体控制模块用于根据同步发电机转动惯量与输入机械功率、电磁功率和阻尼系数和转子角频率的关系以及定子内电动势与定子端电压与定子电阻电抗的关系与电网控制变量进行代换、并建立相应的VSG控制方程，结合计算有功和电压以及电网检测瞬时三相电压电流得到两相静止坐标，VSG励磁控制模块用于根据同步发电机的有功频率下垂特性和无功电压下垂特性建立相应的电网系统参数控制，根据系统额定有功和无功以及电网计算瞬时有功和无功计算有功和电压，传统双向变流控制模块用于实现传统电压外环电流内环变流控制，结合两相静止坐标以及电网检测瞬时三相电压电流得到PWM驱动波，再由器件驱动端口对双向H桥变流模块进行控制。