一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法技术

本发明专利技术公开了一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，包括：建立储能逆变装置功率传输方程；简化方程；得到储能逆变装置无功

【技术实现步骤摘要】
一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法


[0001]本专利技术涉及一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，该方法采用非线性无功-电压下垂控制，并引入电压补偿环节在储能逆变装置无功下垂控制中，提高电压分配精度及控制系统鲁棒性。

技术介绍

[0002]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，能够实现在电网中动态吸收、释放能量，且因为其响应快速、控制灵活，在维持电网电压稳定有无可替代的优势。
[0003]为了使储能设备具备电压调节能力，在储能逆变装置中利用相应的功率控制系统、单机或加装独立控制装置完成下垂特性控制。但在储能装置实际运行过程中，存在线路阻抗分布不均匀、输出压降非线性等问题，这就会导致储能逆变装置无功调节电压分配精度不高，控制系统鲁棒性不强。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，该方法采用非线性无功-电压下垂控制方案，并引入电压补偿环节在储能逆变装置无功下垂控制中，提高电压分配精度及控制系统鲁棒性。
[0005]本专利技术采取如下技术方案来实现的：
[0006]一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，包括以下步骤：
[0007]1)建立储能逆变装置功率传输方程；
[0008]2)根据储能逆变装置内部参数性质，将步骤1)储能逆变装置功率传输方程进行化简；
[0009]3)根据步骤2)储能逆变装置功率传输化简方程，引入无功下垂系数n，得到储能逆变装置无功-电压下垂控制方程；
[0010]4)当电压正向调节，即电压调节差值为正时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，建立电压正向调节非线性下垂系数n
i1
；
[0011]5)当电压反向调节，即电压调节差值为负时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，建立电压反向调节非线性下垂系数n
i2
；
[0012]6)把步骤4)、步骤5)得到的非线性下垂系数n
i1
、非线性下垂系数n
i2
组合为新型非线性有功下垂系数n
i
；
[0013]7)根据PI调节原理，引入步骤6)新型非线性有功下垂系数n
i
，建立电压补偿模块；
[0014]8)将步骤6)得到的新型非线性有功下垂系数n
i
和步骤7)得到的电压补偿模块Δu与步骤3)储能逆变装置无功-电压下垂控制方程相结合，在提高储能逆变装置电压分配精度的基础上增加控制系统鲁棒性。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为建立储能逆变装置功率传输方程：其中：R
i
、X
i
为第i条储能逆变装置所连线路滤波电路电阻值及感抗值；U
i
为储能逆变装置i交流侧电压；U0为网侧电压；δ为功角差。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法为：根据储能逆变装置内部参数性质：R
f
＜＜X
f
，将步骤1)多储能逆变装置功率传输方程进行化简：
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：根据步骤2)储能逆变装置功率传输化简方程，引入无功下垂系数n，得到储能逆变装置无功-电压下垂控制方程：U＝U
0-nQ；其中：U是被控逆变器输出电压幅值；n是无功下垂系数；Q是负载分配的无功功率。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法为：当电压正向调节，即电压调节差值为正时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，设定电压幅值的阈值上限U
max
，建立电压正向调节非线性下垂系数为保证下垂控制稳定，其中：ΔQ为当前输出无功功率与目标无功功率的差值。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，步骤5)的具体实现方法为：当电压反向调节，即电压调节差值为负时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，为保证下垂控制稳定，设定电压幅值的阈值上限U
min
，建立电压反向调节非线性下垂系数
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤6)的具体实现方法为：把步骤4)、步骤5)得到的非线性下垂系数n
i1
、非线性下垂系数n
i2
组合为新型非线性有功下垂系数n
i
：
[0021]本专利技术进一步的改进在于，步骤7)的具体实现方法为：根据PI调节原理，储能逆变装置输出电压幅值与电压幅值给定值相减后，经过PI调节得到电压补偿量，引入步骤6)新型非线性有功下垂系数n
i
，建立电压补偿模块：其中：k
pu
、k
iu
分别表示电压PI调节中的比例、积分项。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，步骤8)的具体实现方法为：将步骤6)得到的新型非线性有功下垂系数n
i
和步骤7)得到的电压补偿模块Δu与步骤3)储能逆变装置无功-电压下垂控制方程相结合：U＝U
0-n
i
Q+Δu，在提高储能逆变装置电压分配精度的基础上增加控制系统鲁棒性。
[0023]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0024]1.本专利技术在储能逆变装置控制系统中采用非线性无功-电压下垂控制方案，可以有效提高电压分配精度。
[0025]2.本专利技术在非线性无功-电压下垂控制中引入电压补偿环节，提高储能逆变装置控制系统鲁棒性。
附图说明
[0026]图1为双储能电源点微网戴维南等效电路图；
[0027]图2为储能逆变装置无功-电压下垂特性图；
[0028]图3为储能逆变装置非线性无功-电压下垂特性示意图；
[0029]图4为储能逆变装置电压补偿环节控制原理图。
具体实施方式
[0030]下面通过附图，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0031]如图1所示，包含两个储能电源点的逆变装置功率传输方程可表示为：
[0032][0033]式(1)中：R
i
、X
i
为第i条储能逆变装置所连线路滤波电路电阻值及感抗值；U
i
为储能逆变装置i交流侧电压；U0为网侧电压；δ为功角差。储能逆变装置内部参数中，通常满足R
f
＜＜X
f
，则式(1)可简化为：
[0034][0035]如图2所示，储能电源点逆变装置输出有功功率与功角有关，输出无功功率与电压有关。为了实现储能电源点逆变装置无功-电压调节，控制方程为：
[0036]U＝U
0-nQ
ꢀꢀ
(3)
[0037]式(3)中：U是被控逆变器输出电压幅值；n是无功下垂系数；Q是负载分配的无功功率。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立储能逆变装置功率传输方程；2)根据储能逆变装置内部参数性质，将步骤1)储能逆变装置功率传输方程进行化简；3)根据步骤2)储能逆变装置功率传输化简方程，引入无功下垂系数n，得到储能逆变装置无功-电压下垂控制方程；4)当电压正向调节，即电压调节差值为正时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，建立电压正向调节非线性下垂系数n
i1
；5)当电压反向调节，即电压调节差值为负时，根据步骤3)无功-电压下垂控制方程，建立电压反向调节非线性下垂系数n
i2
；6)把步骤4)、步骤5)得到的非线性下垂系数n
i1
、非线性下垂系数n
i2
组合为新型非线性有功下垂系数n
i
；7)根据PI调节原理，引入步骤6)新型非线性有功下垂系数n
i
，建立电压补偿模块；8)将步骤6)得到的新型非线性有功下垂系数n
i
和步骤7)得到的电压补偿模块Δu与步骤3)储能逆变装置无功-电压下垂控制方程相结合，在提高储能逆变装置电压分配精度的基础上增加控制系统鲁棒性。2.根据权利要求1所述的一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为建立储能逆变装置功率传输方程：其中：R
i
、X
i
为第i条储能逆变装置所连线路滤波电路电阻值及感抗值；U
i
为储能逆变装置i交流侧电压；U0为网侧电压；δ为功角差。3.根据权利要求2所述的一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：根据储能逆变装置内部参数性质：R
f
＜＜X
f
，将步骤1)多储能逆变装置功率传输方程进行化简：4.根据权利要求3所述的一种具有电压补偿模块的储能无功调节方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：根据步骤2)储能逆变装置功率传输化简方程，引入无功下垂系数n，得到储能逆变装置无功-电压下垂控制方程：U＝U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨沛豪，孙钢虎，兀鹏越，柴琦，王小辉，寇水潮，高峰，姜宁，郭新宇，孙梦瑶，李志鹏，赵俊博，薛磊，贺婷，郭霞，张立松，潘海波，王文强，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：