本发明专利技术公开了一种大容量储能的虚拟同步机控制方法、装置及系统，其中一种大容量储能的虚拟同步机控制系统包括n组储能电池组，n路DC/DC电路和一路DC/AC电路，各组储能电池组均通过对应的DC/DC电路连接直流母线，直流母线连接DC/AC电路的直流侧，所述DC/AC电路的交流侧并联接入变压器，通过上述过程本发明专利技术解决了虚拟同步机应用于逆变器导致控制复杂度高的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种大容量储能的虚拟同步机控制方法、装置及系统
本专利技术属于电气工程领域，特别涉及一种大容量储能的虚拟同步机控制方法、装置及系统。
技术介绍
以光伏、风电为代表的间歇式能源装机容量占系统总装机容量比重越来越大。但间歇式能源出力的大幅、频繁的随机波动性对系统有功平衡造成冲击，影响系统调频特性，且不同于常规发电厂的旋转电机，通过电力电子设备接入电网的间歇式能源为非旋转的静止元件，不具备常规机组的转动惯量，其大规模接入电网将使系统等效转动惯量降低，削弱系统应对功率波动的能力，影响系统的频率暂态稳定水平。针对该问题，可在风电、光伏电站增加大容量集中式储能来增强功率波动的能力，而储能结合虚拟同步发电机技术更是近年来的一个研究热点。所谓虚拟同步发电机技术是将同步发电机本体及其控制器数学模型引入储能变流器的控制算法，使电站具备惯性和主动参与一次调频、调压的能力，有效抑制并网点频率振荡，增强并网点电压强度。受当前储能电池成组技术限制，现有的大容量储能系统一般采用储能电池组分散接入的方案：一种为单级式方案，各储能电池组接入储能变流器后并联接入电网，这种方案需要对多机进行能量协调管理，控制相对复杂；一种为两级式方案，各储能电池组接入DC/DC升压后并联，然后通过单机大容量逆变器集中并网，虚拟同步机技术通常应用于逆变器，这种方案需要DC/DC协调控制直流母线，同样增大了控制复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大容量储能的虚拟同步机控制方法、装置及系统，用于解决虚拟同步机应用于逆变器导致控制复杂度高的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，该方法包括以下步骤：对于多路DC/DC电路进行控制的步骤：检测电网频率，建立同步发电机转子惯量模型和自动频率调节器模型(AFR)，根据模型分别计算DC/DC电路功率指令Pref的惯量控制部分PJ和一次调频控制部分，根据DC/DC电路功率指令实现DC/DC的功率外环、电流内环控制；采用矢量控制方式对DC/AC电路进行直流电压控制的步骤。惯量控制部分PJ由纯微分部分叠加惯性环节实现，其中纯微分环节为惯性环节为所述调频控制部分Pf可表示为Pf＝kf(f-fN)其中，f为虚拟同步发电机机端电压的频率，fN为电网额定频率，kf为有功调频系数，定义为有功功率变化量标幺值与频率变化量标幺值的比值。对于多路DC/DC电路，检测各路电池组SOC，建立电池组间SOC均衡控制器模型，根据模型计算SOC均衡控制部分，根据所述SOC均衡控制部分补偿所述DC/DC功率指令Pref，所述SOC均衡控制部分PSOC可表示为：PSOC＝kSOC(SOC-SOCavg)Pref其中，kSOC为均衡控制系数，SOC为各DC/DC所接电池组的SOC，SOCavg为各DC/DC所接电池组的SOC的平均值，Pref为加入SOC均衡控制前各DC/DC的功率指令，PSOC即为DC/DC功率指令的SOC均衡控制部分。对于DC/AC电路，检测电网幅值，建立同步发电机自动电压调节器模型(AVR)，根据模型计算逆变器无功电流指令，所述逆变器无功电流指令标幺值I*q_ref可表示为：其中，Q*v为调压无功功率标幺值，Qv为调压无功功率，SN为虚拟同步机额定容量。本专利技术还提供了一种大容量储能的虚拟同步机控制装置，该装置包括：对于多路DC/DC电路进行控制的单元：用于检测电网频率，建立同步发电机转子惯量模型和自动频率调节器模型(AFR)，根据模型分别计算DC/DC电路功率指令Pref的惯量控制部分PJ和一次调频控制部分，根据DC/DC电路功率指令实现DC/DC的功率外环、电流内环控制；采用矢量控制方式对DC/AC电路进行直流电压控制的单元。在多路DC/DC电路进行控制的模块中，惯量控制部分PJ由纯微分部分叠加惯性环节实现，其中纯微分环节为惯性环节为所述调频控制部分Pf可表示为Pf＝kf(f-fN)。在多路DC/DC电路控制模块中，检测各路电池组SOC，建立电池组间SOC均衡控制器模型，根据模型计算SOC均衡控制部分，根据所述SOC均衡控制部分补偿所述DC/DC功率指令Pref，所述SOC均衡控制部分PSOC可表示为：PSOC＝kSOC(SOC-SOCavg)Pref其中，kSOC为均衡控制系数，SOC为各DC/DC所接电池组的SOC，SOCavg为各DC/DC所接电池组的SOC的平均值，Pref为加入SOC均衡控制前各DC/DC的功率指令，PSOC即为DC/DC功率指令的SOC均衡控制部分。在DC/AC电路模块中，检测电网幅值，建立同步发电机自动电压调节器模型(AVR)，根据模型计算逆变器无功电流指令，所述逆变器无功电流指令标幺值I*q_ref可表示为：本专利技术还提供了一种大容量储能的虚拟同步机控制系统，包括n组储能电池组，n路DC/DC电路和一路DC/AC电路，各组储能电池组均通过对应的DC/DC电路连接直流母线，直流母线连接DC/AC电路的直流侧。所述DC/AC电路的交流侧连接有滤波回路。本专利技术的有益效果是：多路储能电池组经并联的DC/DC升压后，通过大容量逆变器集中并网；本专利技术将虚拟同步发电机用于DC/DC电路的控制，通过对储能电池组功率进行控制，可实现惯量模拟、系统一次调、SOC均衡控制等功能；逆变器采用常规矢量控制稳定直流电压，并通过控制无功电流实现无功调压控制功能。该方法能够实现储能系统的虚拟同步机功能，增强并网点电压强度，提升电网间歇式能源的能力，延长系统整体寿命，方法简单有效，利于工程应用。附图说明图1为两级式大容量储能系统的拓扑结构图；图2为大容量储能系统的DC/DC控制框图；图3为大容量储能系统的逆变器控制框图。具体实施方式一种大容量储能的虚拟同步机控制系统，包括n组储能电池组，n路DC/DC电路和一路DC/AC电路，各组储能电池组均通过对应的DC/DC电路连接直流母线，直流母线连接DC/AC电路的直流侧，所述DC/AC电路的交流侧并联接入变压器，DC/AC电路的交流侧并联接入变压器。本专利技术的一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，具体的，如图1所示，多路储能电池组经DC/DC升压并联进行直流汇集，后级采用单机大容量集中式逆变器进行逆变后，通过升压变压器接入电网；DC/DC采用功率外环、电流内环双闭环控制系统对储能电池组功率进行控制，其功率指令包含惯量控制、一次调频控制、SOC均衡控制等几个部分；逆变器采用常规矢量控制稳定直流电压，并通过控制无功电流实现无功调压控制功能。基于此拓扑结构，一种大容量储能的虚拟同步机控制系统的特点是包括多路DC/DC电路和一路DC/AC电路，适用于多路控制的情况，特别是多路DC/DC电路，如果其他类型的拓扑结构，只要包括多路DC/DC电路，都可以使用本专利技术的方法。一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，该方法的具体步骤如下：步骤1：检测电网频率，建立同步发电机转子惯量模型和自动频率调节器模型(AFR)，根据模型分别计算DC/DC功率指令的惯量控制部分和一次调频控制部分；步骤2：检测各路电池组SOC，建立电池组间SOC均衡控制器模型，根据模型计算DC/DC功率指令的SOC均衡控制部分；步骤3：检测电网幅值，建立同步发电机自动电压调节器模型(AVR)，根据模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：对于多路DC/DC电路进行控制的步骤：检测电网频率，建立同步发电机转子惯量模型和自动频率调节器模型(AFR)，根据模型分别计算DC/DC电路功率指令P
【技术特征摘要】
2016.10.28 CN 20161097023141.一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：对于多路DC/DC电路进行控制的步骤：检测电网频率，建立同步发电机转子惯量模型和自动频率调节器模型(AFR)，根据模型分别计算DC/DC电路功率指令Pref的惯量控制部分PJ和一次调频控制部分，根据DC/DC电路功率指令实现DC/DC的功率外环、电流内环控制；采用矢量控制方式对DC/AC电路进行直流电压控制的步骤。2.根据权利要求1所述的一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，其特征在于，惯量控制部分PJ由纯微分部分叠加惯性环节实现，其中纯微分环节为惯性环节为所述调频控制部分Pf为Pf＝kf(f-fN)其中，f为虚拟同步发电机机端电压的频率，fN为电网额定频率，kf为有功调频系数，定义为有功功率变化量标幺值与频率变化量标幺值的比值。3.根据权利要求2所述的一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，其特征在于，对于多路DC/DC电路，检测各路电池组SOC，建立电池组间SOC均衡控制器模型，根据模型计算SOC均衡控制部分，根据所述SOC均衡控制部分补偿所述DC/DC功率指令Pref，所述SOC均衡控制部分PSOC为：PSOC＝kSOC(SOC-SOCavg)Pref其中，kSOC为均衡控制系数，SOC为各DC/DC所接电池组的SOC，SOCavg为各DC/DC所接电池组的SOC的平均值，Pref为加入SOC均衡控制前各DC/DC的功率指令，PSOC即为DC/DC功率指令的SOC均衡控制部分。4.根据权利要求1所述的一种大容量储能的虚拟同步机控制方法，其特征在于，对于DC/AC电路，检测电网幅值，建立同步发电机自动电压调节器模型(AVR)，根据模型计算逆变器无功电流指令，所述逆变器无功电流指令标幺值I*q_ref为：其中，Q*v为调压无功功率标幺值，Qv为调压无功功率，SN为虚拟同步机额定容量。5.一种大容量储能的虚拟同步机控制装置，其特征在于，该装置包括：对于多路DC/DC电...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，张海龙，王林，黄辉，曹建博，陈雪，黎阳，赵建荣，谷亚飞，陈天锦，曹智慧，李相俊，崔林，张迎星，周建华，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继电气股份有限公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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