【技术实现步骤摘要】
储能逆变器虚拟励磁闭环控制系统及其设计方法
本专利技术涉及电力电子变流器,特别是一种储能逆变器虚拟励磁闭环控制系统及其设计方法。
技术介绍
面对能源危机和环境污染等一系列问题,再生能源正在发挥着巨大作用。光伏、风力发电等作为一种清洁高效的再生能源,备受分布式再生能源发电技术专家的青睐。其中,分布式发电单元通常需要通过电力电子变流器将电能馈送至交流母线,相比于运行成熟的传统发电设备(如同步发电机),电力电子变换器具有响应迅速和控制灵活等优势,但是也有缺乏惯性和阻尼等缺点,从而给电力系统的稳定性带来了一系列的挑战。在传统的电网运行中,源侧和负载侧有功功率的不平衡导致同步机转子转速变化,同步机转子由于其固有的惯性,改变转速补偿系统的功率缺额,以平缓频率波动。由此看来,同步发电机依靠其充足的旋转备用容量和转动惯量,能够为配电网提供必要的电压和频率支撑,表现出对电网友好接入的优良特性。如果按照常规电网的运行方式,使得电力电子并网逆变器具有同步发电机的外特性,则可以实现分布式新能源的友好接入,提高电力系统稳定性,优化电能质量,并能方便地将一些传统电网的运行控制策略移植到含分布式电源的电网中。为此,有文献借鉴同步发电机的机械方程和电磁方程来控制并网逆变器,使得并网逆变器在机理上和外特性上均能与同步发电机相媲美,该类控制策略称为虚拟同步发电机(virtualsynchronousgenerator,VSG)技术,其特别适用于储能装置与配电网之间的连接,有望在未来主动支撑电网中发挥重要作用。在传统电力系统中,发电机组的励磁控制是改善电力系统稳定性的最有效而又最经济的手段,最 ...
【技术保护点】
1.一种储能逆变器虚拟励磁闭环控制系统,其特征在于,包括虚拟励磁控制器(1)、储能充放电控制单元(2)、并网逆变器(3)、交流电压互感器(4)、交流电流传感器(5)、直流电压传感器(6),上述部件的连接关系如下:所述的虚拟励磁控制器(1)的充放电控制端与所述的储能充放电单元(2)相应的控制端相连,所述的虚拟励磁控制器的并网逆变控制端与所述的并网逆变单元(3)相应的控制端相连,所述的虚拟励磁控制器(1)的交流电压输入端与所述交流电压互感器(4)的输出端相连,所述的虚拟励磁控制器(1)的交流电流输入端与所述交流电流传感器(5)的输出端相连,所述的控制器(1)的直流电压输入端与所述直流电压传感器(6)的输出端相连;所述的储能充放电单元(2)的直流输入端与储能输出端相连,所述的充放电单元(2)的直流输出端与所述并网逆变单元(3)的直流母线端相连;所述的并网逆变单元(3)的直流母线端与所述充放电单元(2)的直流输出端的直流母线端相连,所述的并网逆变单元(3)的交流输出端连接微网交流母线,微电网通过快速开关与交流电网公共点相连;所述的交流电压互感器(4)的输入端与微电网交流母线相连;所述的交流电流 ...
【技术特征摘要】
1.一种储能逆变器虚拟励磁闭环控制系统,其特征在于,包括虚拟励磁控制器(1)、储能充放电控制单元(2)、并网逆变器(3)、交流电压互感器(4)、交流电流传感器(5)、直流电压传感器(6),上述部件的连接关系如下:所述的虚拟励磁控制器(1)的充放电控制端与所述的储能充放电单元(2)相应的控制端相连,所述的虚拟励磁控制器的并网逆变控制端与所述的并网逆变单元(3)相应的控制端相连,所述的虚拟励磁控制器(1)的交流电压输入端与所述交流电压互感器(4)的输出端相连,所述的虚拟励磁控制器(1)的交流电流输入端与所述交流电流传感器(5)的输出端相连,所述的控制器(1)的直流电压输入端与所述直流电压传感器(6)的输出端相连;所述的储能充放电单元(2)的直流输入端与储能输出端相连,所述的充放电单元(2)的直流输出端与所述并网逆变单元(3)的直流母线端相连;所述的并网逆变单元(3)的直流母线端与所述充放电单元(2)的直流输出端的直流母线端相连,所述的并网逆变单元(3)的交流输出端连接微网交流母线,微电网通过快速开关与交流电网公共点相连;所述的交流电压互感器(4)的输入端与微电网交流母线相连;所述的交流电流传感器(5)的输入端串联接于所述并网逆变单元(3)的交流输出端;所述的直流电压传感器(6)的输入端与所述充放电单元(2)的直流输出端相连。2.根据权利要求1所述的储能逆变器虚拟励磁闭环控制系统的设计方法,由所述的虚拟励磁控制器(1)实现,其特征在于该方法包括以下步骤:1)建立具有励磁控制的虚拟同步发电机连接无穷大电网的数学模型;2)定义具有励磁控制的虚拟同步发电机连接无穷大电网的系统平衡点;3)直接补偿阻尼系数的虚拟励磁控制器的递归设计。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的建立具有励磁控制的虚拟同步发电机连接无穷大电网数学模型,包括:1)采用与同步机转子运动方程中参数相对应的方式,建立虚拟同步发电机转子运动方程为:式中,δ[rad]为逆变器虚拟功角,表示无穷大母线电压与逆变器出口电压之间的夹角;ωr[p.u.]为虚拟转子角速度与同步角速度的偏差;ωs=2πf为同步角速度;Pset[p.u.]为虚拟同步控制下逆变器的参考功率指令,对应于传统同步机的机械功率Pm;Pe[p.u.]为逆变器输出电磁功率;2)采用与同步机励磁绕组电磁动态方程中参数相对应的方式,建立虚拟同步发电机励磁绕组电磁动态方程为:式中,Kd′是励磁绕组的时间常数(s);Vset[p.u.]为对应于系统稳态运行时的给定励磁电压;uf为对应于励磁电压的调节量;Vq是逆变器出口电压,对应于发电机空载感应电动势;是暂态电势,根据定义Vq与Vq′存在关系为:Vq=Vq′+(xvir-xv′ir)Id(3)其中,xvir表示虚拟定子电抗,用虚拟阻抗方法进行模拟;xv′ir表示虚拟暂态同步电抗,同样用虚拟阻抗方法模...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪可友,黄鑫,李国杰,冯琳,韩蓓,江秀臣,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。