[发明专利]一种加入双储能的虚拟同步机控制装置及方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，特别涉及一种适用于兆瓦级光伏发电的双储能虚拟同步机装置及方法。

背景技术

目前，运用虚拟同步发电机技术的光伏发电控制系统，通常是在光伏直流侧配置蓄电池储能，并将光-储视为一个整体，对并网逆变器采用VSG控制技术，以实现光伏发电的友好消纳，然而，对于大容量特别是兆瓦级的光伏发电站，出力波动将会超过传统的虚拟同步机控制范围，如果无法为虚拟同步机调频和调功提供足够的能量缓冲，会严重影响虚拟同步机的稳定性。在本发明之前，申请号为2015101534250，2016109814536的中国专利申请都对相关问题提出了改进方法，但前者控制方法不适用于大容量光伏并网发电过程，后者则仅仅研究了储能电池的特性，没有考虑外部电路特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种加入双储能的虚拟同步机控制装置，以减弱大容量光伏并网时对电网的冲击影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种加入双储能的虚拟同步机控制装置，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。

所述虚拟同步机控制装置适用于兆瓦级光伏发电。

一种基于权利要求1所述的装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)针对直流侧蓄电池的控制策略如下：

(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，直流侧蓄电池吸收ΔP电能；当ΔP＜0时，直流侧蓄电池释放ΔP电能；

(2)针对交流侧蓄电池的控制策略如下：

(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