一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，首先采用虚拟同步机技术控制构网型储能变流器作为黑启动微源，为孤岛微电网提供电压支撑，并将构网型储能变流器当作主电源而跟网型储能变流器当作从电源进行协同配合

【技术实现步骤摘要】
一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略


[0001]本专利技术属于储能变流器黑启动
，具体涉及一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略
。

技术介绍

[0002]随着我国能源结构调整，新能源建设得到大力发展，配电网已呈现高比例新能源和高比例电力电子化特征
。
然而，传统跟网型电力电子变流器通常难以像传统同步发电机一样为电网提供足够的惯量支撑，使得近年来构网型变流器成为新型电力系统发展中一个研究热点
。
[0003]构网型储能变流器具备无需外部电网条件下带负载运行的能力，能够帮助孤岛电力系统实现黑启动
。
黑启动是指电网由于外部干扰或者内部故障导致进入全黑状态后，不依靠外部电网帮助，由系统中具备黑启动能力的微源带动没有黑启动能力的微源，逐步建立系统的电压和频率，扩大系统的恢复范围，最终使系统重新恢复至稳定状态下运行
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是，在构网型和跟网型储能变流器混合的微电网中，如何实现黑启动中多机并联协同控制，提高故障恢复能力
、
减小变压器励磁电流
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其采用的技术方案如下：
[0006]一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其步骤包括：
[0007]1)
在微电网收到黑启动指令时，带载柔性黑启动开始，闭合重要负载开关，构网型变流器作为主电源启动，启动输出电压按类反正切函数和斜坡函数结合的复合函数上升；
[0008]2)
主电源启动电压幅值上升至稳态参考值后，跟网型储能变流器作为从电源依次启动并与主电源并联；
[0009]3)
所有从电源接入完成后，系统供电能力得到提升，按照供电能力，逐渐增加负载，扩大系统的恢复范围，带载黑启动结束
。
[0010]前述步骤
1)
中，采集构网型变流器的变流器侧电流
I
labc_m
、
网侧的电压
U
abc_m
和电流
I
abc_m
，经过
abc/dq
变换后得到
dq
分量
i
ldq_m
、u
odq_m
和
i
odq_m
。
由
u
odq_m
和
i
odq_m
经过功率计算和滤波器后得到虚拟同步机的电磁功率
P
e
和输出无功功率
Q
，
L1、R1、C1分别为变流器
LC
滤波器的电感
、
等效电阻及电容
。
[0011]前述步骤
1)
中，虚拟同步机的机械功率
P
m
由有功
‑
频率方程得到，计算公式为：
[0012][0013]其中，
ω
和
ω0分别为变流器的输出角频率和额定电气角频率；
m
为有功功率调节系数；
P
ref
为有功功率参考值；
P
m
为虚拟同步机机械功率
。
[0014]前述步骤
1)
中，采用虚拟同步电机控制模拟同步发电机的输出特性，虚拟同步电
机转子运动方程为：
[0015][0016]其中，
ω
和
ω0分别为变流器的输出角频率和额定电气角频率；
J
和
D
分别为虚拟惯量系数和虚拟阻尼系数；
P
m
、P
e
分别为虚拟同步机的机械
、
电磁功率；
t
为时间；表示
ω
对
t
的微分
。
[0017]前述步骤
1)
中，虚拟同步机实际电动势幅值
E
由加入涌流抑制模块后无功
‑
电压方程得到，计算公式为：
[0018]E
＝
E
ref
+n(Q
ref
‑
Q)
[0019]其中，
n
为无功功率调节系数，
E
和
E
ref
为虚拟同步机实际电动势幅值和输出电势参考值；
Q
ref
和
Q
分别为无功功率参考值和虚拟同步机输出无功功率
。
[0020]前述步骤
1)
中，加入涌流抑制模块后的
E
ref
为类反正切函数和斜坡函数相结合的复合函数，控制储能变流器启动电压柔性输出，虚拟同步机的电动势参考值如下：
[0021][0022]其中，
E
ref
为输出电势幅值参考值，
k
为类反正切函数修正系数，
t1、t2为柔性黑启动不同阶段的截止时间和开始时间，
b
为常数，
E0为输出电势稳态参考值
。
[0023]前述步骤
1)
中，构网型储能变流器在建立启动电压时，先以类反正切函数曲线上升至
0.7E0，再以斜坡函数曲线上升至
E0。
建立启动电压调制约束条件：
[0024][0025]其中，
k
为类反正切函数修正系数，
t1、t2为柔性黑启动不同阶段的截止时间和开始时间，
b
为常数，
E0为输出电势稳态参考值
。
[0026]前述步骤
1)
中，虚拟同步机的输出相位
θ
的计算公式为：
[0027][0028]其中，
s
为拉普拉斯算子，
ω
为变流器的输出角频率
。
[0029]所述步骤
1)
中，虚拟同步机的三相电动势
E
abc
由电压合成得到，计算公式为：
[0030][0031]其中，
E
为虚拟同步机实际电动势，
θ
为虚拟同步机的输出相位
。
[0032]前述步骤
1)
中，虚拟同步机的三相电动势
E
abc
经过
abc/dq
变换后得到
dq
分量
E
d
和
E
q
，构网型变流器根据参考
E
d
和
E
q
实现电压电流控制，电压外环和电流内环采用
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
1)
在微电网收到黑启动指令时，带载柔性黑启动开始，闭合重要负载开关，构网型变流器作为主电源启动，输出电压按类反正切函数和斜坡函数分段的复合函数上升；
2)
主电源启动电压幅值上升至稳态参考值后，跟网型储能变流器作为从电源依次启动并与主电源并联；
3)
所有从电源接入完成后，系统供电能力得到提升，按照供电能力，逐渐增加负载，扩大系统的恢复范围，带载黑启动结束
。2.
根据权利要求1所述的一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其特征在于，所述步骤
1)
中，采集构网型变流器的变流器侧电流
I
labc_m
、
网侧的电压
U
abc_m
和电流
I
abc_m
，经过
abc/dq
变换后得到
dq
分量
i
ldq_m
、u
odq_m
和
i
odq_m
。
由
u
odq_m
和
i
odq_m
经过功率计算等环节后得到虚拟同步机的电磁功率
P
e
和输出无功功率
Q
，
L1、R1、C1分别为变流器
LC
滤波器的电感
、
等效电阻及电容
。3.
根据权利要求1所述的一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其特征在于，所述步骤
1)
中，虚拟同步机的机械功率
P
m
由有功
‑
频率方程得到，计算公式为：其中，
ω
和
ω0分别为变流器的输出角频率和额定电气角频率；
m
为有功功率调节系数；
P
ref
为有功功率参考值；
P
m
为虚拟同步机机械功率；采用虚拟同步电机控制模拟同步发电机的输出特性，虚拟同步电机转子运动方程为：其中，
ω
和
ω0分别为变流器的输出角频率和额定电气角频率；
J
和
D
分别为虚拟惯量系数和虚拟阻尼系数；
P
m
、P
e
分别为虚拟同步机的机械
、
电磁功率；
t
为时间；表示
ω
对
t
的微分
。4.
根据权利要求1所述的一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其特征在于，所述步骤
1)
中，虚拟同步机实际电动势幅值
E
由加入涌流抑制模块后无功
‑
电压方程得到，计算公式为：
E
＝
E
ref
+n(Q
ref
‑
Q)
其中，
n
为无功功率调节系数，
E
和
E
ref
为虚拟同步机实际电动势幅值和输出电势参考值；
Q
ref
和
Q
分别为无功功率参考值和虚拟同步机输出无功功率
。5.
根据权利要求1所述的一种构网型储能变流器支撑微电网柔性黑启动的控制策略，其特征在于，所述步骤
1)
中，加入涌流抑制模块后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，方舟，郑玉平，王小红，吴在军，张敬昊，侯凯，滕贤亮，杨合民，周成，胡静，王俊辉，俞普德，孙海洋，刘建平，曹鹏，赵晨，朱忠斌，史顺飞，姜辉，陈杰，余谦，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：