一种加入双储能的虚拟同步机控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108092309A(43)申请公布日2018.05.29(21)申请号201711418443.2(22)申请日2017.12.25(71)申请人国网上海市电力公司地址200122上海市浦东新区源深路1122号申请人上海赛璞乐电力科技有限公司南京帕偌特太阳能有限公司(72)发明人王皓靖张宇赵磊方陈康丽包海龙田文涛(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人陈国强(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)H02J3/32(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种加入双储能的虚拟同步机控制装置及方法(57)摘要本发明公开了一种加入双储能的虚拟同步机控制装置及方法，包括光伏面板、直流侧蓄电池、交流侧蓄电池、负载，所述光伏面板通过直流转换器之后接入直流母线，所述直流侧蓄电池经过双向直流转换器后与光伏面板并联接入直流母线，所述交流侧蓄电池经过双向交直流逆变器接入交流母线，直流母线和交流母线通过逆变器相连，交流母线最终接入电网，所述负载直接接入交流母线。在虚拟同步机的控制下，双储能装置可以在光伏电站出力和电网频率出现波动时通过吸收或释放储存的电能较好的稳定电网频率和电压。双储能装置的加入对于消除大容量光伏并网发电过程中对电网产生的冲击具有重要意义。CN108092309ACN108092309A权利要求书1/2页1.一种加入双储能的虚拟同步机控制装置，其特征在于：包括光伏面板(1)、直流侧蓄电池(4)、交流侧蓄电池(7)、负载，所述光伏面板(1)通过直流转换器(2)之后接入直流母线(12)，所述直流侧蓄电池(4)经过双向直流转换器(3)后与光伏面板(1)并联接入直流母线(12)，所述交流侧蓄电池(7)经过双向交直流逆变器(6)接入交流母线(13)，直流母线(12)和交流母线(13)通过逆变器(5)相连，交流母线(13)最终接入电网(11)，所述负载直接接入交流母线(13)。2.根据权利要求1所述的加入双储能的虚拟同步机控制装置，其特征在于：所述虚拟同步机控制装置适用于兆瓦级光伏发电。3.一种基于权利要求1所述的装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)针对直流侧蓄电池(4)的控制策略如下：(1.1)设定测出的电网用户负荷需求量的有功指令值Pset；(1.2)检测光伏面板的输出电压U0和电流I0，计算最大跟踪功率Pmppt；(1.3)比较最大跟踪功率Pmppt与有功指令值Pset差值，得到功率差ΔP；(1.4)当ΔP＞0时，直流侧蓄电池(4)吸收ΔP电能；当ΔP＜0时，直流侧蓄电池(4)释放ΔP电能；(2)针对交流侧蓄电池(7)的控制策略如下：(2.1)检测虚拟同步机并网点的电压频率f；(2.2)设定虚拟同步机并网点的电压频率f与交流电网的额定频率f0之差为Δf；(2.3)通过虚拟同步机的功频控制算法，计算出交流侧蓄电池(7)所需释放或吸收的功率值ΔPset，功频控制算法公式如下：ΔPset＝Te*w式中，J为同步电机转动惯量；w为实际电网角速度；w0为电网同步角速度；f为虚拟同步机并网点的电压频率；f0为交流电网的额定频率；kf为频率响应系数；Te为电磁转矩；D为定长阻尼系数；Pste-ref有功指令值。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：以光伏面板(1)实时输出的最大功率Pmppt与上层控制系统的有功指令值Pset的差值作为直流侧蓄电池(4)释放或吸收电能的有功指令值Pstr-set。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：在直流侧蓄电池(4)的控制策略中，直流母线电压U0是随着光伏输出功率变化的，计算出其与设定值Udc的差，在经过PI闭环控制调节后将信号输出信号转换器得到电流信号I1；同时，检测光伏最大输出功率PMPPT，计算出与设定值Pset的差值Pstr-set，再输入直流母线电压Udc得到商值电流I2，这一部分是将电压和功率信号都转化为电流信号进行控制，在由电流I1和I2之和得到参考电流Iref后，对参考电流Iref进行闭环跟踪控制经过PI比例积分调节和信号转换后得到调制信号d，调制信号d通过移相控制得到各项桥臂的调制信号d1,d2,d3，通过调制信号来控制逆变器(5)的输出。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当电网(11)侧功率负荷突变时，光伏面板(1)和直流侧蓄电池(4)继续以电网(11)负荷功率未突变时刻的功率需求输出，此时运用虚拟同步机控制算法的交流侧蓄电池(7)的作用在于根据网侧负荷功率突变所引起的电2CN108092309A权利要求书2/2页源侧与网侧之间的频率差Δf来吸收或释放能量。3CN108092309A说明书1/4页一种加入双储能