[发明专利]一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统及方法

权利要求书

1.一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统，其特征在于，包括电池充电状态整体调节模块、均衡控制模块、虚拟同步功率计算模块、电流指令计算模块、电流矢量控制模块、载波相移正弦脉宽调制算法模块；

所述电池充电状态整体调节模块基于储能电池簇荷电状态和给定充电状态SOCref，输出有功变化量deltaP2至电流指令计算模块；

所述虚拟同步功率计算模块基于每台级联型储能变流器自身交流输出侧的三相电压ua、ub和uc、电网有功功率给定指令Pagc以及火电机组当前功率Pfuel，输出有功功率P1至电流指令计算模块；

所述电流指令计算模块基于单台级联型储能变流器的总有功功率给定值Pref和电网无功功率给定指令Qagc，输出有功电流给定值id1和无功电流给定值iq1至电流矢量控制模块；所述总有功功率给定值Pref根据有功功率P1与有功变化量deltaP2相叠加得到；

所述电流矢量控制模块基于有功电流给定值id1和无功电流给定值iq1，输出a、b、c三相的每一相中的各链节功率变换单元的调制电压至载波相移正弦脉宽调制算法模块；

所述均衡控制模块基于a、b、c三相中每一相的各链节储能电池簇荷电状态，输出a、b、c三相中每一相的各链节功率变换单元的均衡控制电压分量至载波相移正弦脉宽调制算法模块；

所述载波相移正弦脉宽调制算法模块用于根据各链节功率变换单元的调制电压和均衡控制电压分量计算得到每台级联型储能变流器中a、b、c三相的每一串联链节的功率变换单元的各功率器件的脉冲驱动信号。

2.基于权利要求1所述的级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据每台级联型储能变流器自身交流输出侧的三相电压ua、ub和uc、电网有功功率给定指令Pagc以及火电机组当前功率Pfuel，经虚拟同步功率计算模块计算得到有功功率P1；

2)根据储能电池簇荷电状态和给定充电状态SOCref，经电池充电状态整体调节模块计算得到有功变化量deltaP2；

3)将有功功率P1与有功变化量deltaP2相叠加得到单台级联型储能变流器的总有功功率给定值Pref；

4)总有功功率给定值Pref经电流指令计算模块计算得到有功电流给定值id1和无功电流给定值iq1；

5)id1和iq1经电流矢量控制模块计算得到a、b、c每相的各链节功率变换单元的平均调制电压；

6)根据a、b、c三相中每一相的各链节储能电池簇荷电状态，计算得到a、b、c三相中每一相的各链节功率变换单元的均衡控制电压分量；

7)将所述步骤5)中，各链节功率变换单元的平均调制电压与所述步骤6)计算的均衡控制电压分量相叠加，得到a、b、c三相的每一相中的各链节功率变换单元的总调制电压；

8)将各链节功率变换单元的总调制电压经载波相移正弦脉宽调制算法模块计算得到每台级联型储能变流器每一相中每一串联链节的功率变换单元的各功率器件的脉冲驱动信号。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，计算得到有功功率P1的具体过程如下：

11)将每台级联型储能变流器自身交流输出侧的三相电压ua、ub和uc经锁相环PLL单元进行锁相计算，得到锁相角度theta和锁相频率f；同时，通过abc/dq单元，将abc三相静止坐标系下的三相电压ua、ub和uc进行矢量变换得到dq旋转坐标系下的电压矢量ud和uq；

12)将计算得到的锁相频率f依次通过虚拟同步计算模块和第一限幅模块后得到虚拟同步有功变化量deltaP1，所述虚拟同步计算模块的计算为：

当f与电网额定频率f0偏差的绝对值不超过deltaf时，deltaP0＝0，

当f与电网额定频率f0偏差的绝对值大于deltaf时，deltaP0＝-J/f0*(df/dt)*P0

其中，deltaP0为虚拟同步计算模块的输出量，f0为电网额定频率，J为虚拟同步惯性时间常数，df/dt为锁相频率f的微分，P0为每台级联型储能变流器自身的额定有功功率；

13)电网有功功率给定指令Pagc与火电机组当前功率Pfuel作差后，除以级联型储能变流器台数N1得到每台级联型储能变流器的有功功率Pess；

14)将有功功率Pess与虚拟同步有功变化量deltaP1相叠加得到有功功率P1。