【技术实现步骤摘要】
含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量自适应控制方法
[0001]本专利技术涉及直流微电网虚拟惯量控制
，具体为一种含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量自适应控制方法。
技术介绍
[0002]大规模光伏并网导致电网惯量降低的问题在一定程度上限制了光伏的发展，国内外学者利用储能快速充放电的能力为系统提供惯性支持。飞轮储能系统(FESS)凭借高功率密度、响应速度快、易于检测放电深度和使用寿命长等优势，被广泛应用。
[0003]目前，PI反馈控制方法在FESS放电过程普遍使用。戴兴建等人引入负载功率和电流前馈补偿值于电压闭环控制，以消除功率突变的影响；张翔采用前馈补偿方式对负载电流进行补偿，提高了系统的稳定性，但需要增设负载电流传感器；巩磊等人引入浸入不变流形算法，可有效抑制直流端负载波动，但需要对多个控制器的参数进行修正。以上这些控制仅是在原有PI基础上调节反馈量来抑制负载突变的影响，并未考虑利用FESS的潜在惯性支撑能力，且考虑因素较多，整体控制较为复杂。
[0004]为了激发潜在惯性，提出在储能系统中施加改进下垂控制...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量分析；步骤2，构建电压变化率和下垂曲线截距调整量的线性关系，实现虚拟惯量控制；步骤3，采用嵌套幂函数的双曲正切函数对虚拟惯量实现自适应调节，使线性关系满足实际灵活需求，实现在电压变化率较小时，缩短暂态响应时间；在电压变化率较大时，确保有较大的虚拟惯性支撑能力，并阻止变流器的输出超出限值；步骤4，控制飞轮的转子转速迅速调整，及时为系统提供辅助功率，提升直流微电网的惯性支撑。2.根据权利要求1所述的一种含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：直流微电网的惯性时间常数为：式中：W
ei
表示为并联电容C
i
储存的能量；S
Nci
为C
i
的容量基值；U为直流侧电压值；H
dc_microgrid
的物理学含义为：在额定电压下电容器释放贮存电能所需时间，直流侧电容值C
i
小，惯性时间常数H
dc_microgrid
小，系统惯性不足；直流微电网直流电容侧的功率关系为：式中，P
r
和P
s
分别代表所需总功率和储能单元输出功率；P
c
和U
dc
分别为流入电容器的功率和直流电压；U
dc
保持恒定时，有P
r
＝P
s
成立，当直流微电网受到扰动，在附加控制作用下飞轮储能系统快速充放电为系统提供惯性，在直流侧虚拟出一较大的电容，即C
vir
，并使功率源提供辅助功率ΔP
s
来降低电压改变速度，ΔP
s
为：式中，P
’
s
为在附加控制作用下飞轮储能的输出功率；在负载输出功率波动ΔP
r
时，有：P
s
′‑
(P
r
+ΔP
r
)＝P
c
+ΔP
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)结合式(2)和(3)可得：
附加虚拟惯性控制后，直流侧的电容值由C增加至C+Cvir，结合式(1)可知，系统的惯性时间常数变为：3.根据权利要求2所述的一种含飞轮储能的直流微电网虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：当飞轮储能系统采用基于P
‑
U特性的下垂控制时，有：式中，U
ref
表示下垂曲线的纵截距；1/k为下垂系数。由于P
‑
U特性下垂控制不能反映飞轮储能系统对于电压变化的灵敏，也不能提供惯性，故提出通过调节下垂曲线截距来控制变流器快速吸收和释放功率，实现虚拟惯性控制；令下垂截距调整量ΔU
ref
和电压变化率dU/dt相结合，使其随dU/dt性变化；当dU/dt为正时，降低U
ref
以防止电压进一步增大，反之则应当增大U
ref
；可得：式中，U
ref0
为初始时下垂曲线截距；k
d
为调节参数，且k
d
>0；将式(8)...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋丽，宋玲燕，赵兴勇，高兰香，王雨祺，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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