[发明专利]一种加入双储能的虚拟同步机控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于加入双储能的虚拟同步机控制装置的控制方法，其特征在于：所述加入双储能的虚拟同步机控制装置包括光伏面板(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)；

控制方法包括如下步骤：

(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P_set；

(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P_mppt；

(1.3)比较最大跟踪功率P_mppt与有功指令值P_set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ΔP_set，功频控制算法公式如下：

ΔP_set＝T_e*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；k_f为频率响应系数；T_e为电磁转矩；D为定长阻尼系数。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：以光伏面板(1)实时输出的最大跟踪功率P_mppt与上层控制系统的有功指令值P_set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P_str-set。

3.根据权利要求1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U_dc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，检测光伏最大跟踪功率P_mppt，计算出与有功指令值P_set的差值P_str-set，再输入直流母线电压U_dc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I_ref后，对参考电流I_ref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相桥臂的调制信号d₁,d₂,d₃，通过调制信号来控制逆变器(5)的输出。

4.根据权利要求1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源侧与网侧之间的频率差Δf来吸收或释放能量。