[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

说明书

本发明公开了一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统及方法，首先根据每台级联型储能变流器的三相电压，电网有功功率给定指令，以及火电机组当前功率计算得到有功功率，与有功变化量相叠加得到总有功功率给定值，再计算得到有功/无功电流给定值，然后将功率变换单元的平均调制电压和均衡控制电压分量相叠加，得到总调制电压，最后计算得到各功率器件的脉冲驱动信号。本发明实现了多台级联型储能变流器高压直挂并联接入火电厂高厂变低压侧与火电机组联合调频运行，具有多机并联虚拟同步友好运行、大容量高效率快速响应、充放电双向调节、高度自均衡控制、高电能质量、便于集中调度调频的优点。

技术领域

本发明涉及一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统及方法，属于储能系统调频技术领域。

背景技术

目前，受大功率电力电子开关器件如IGBT、碳化硅器件等的最大耐压和最大电流参数的限制，单台储能变流器（power conversion system，PCS）的功率一般不大于500 kW，即0.5 MW。这个功率级别的储能变流器应用于火储联合调频的场合是不够的，目前在工程实际中一般是多台变流器在低压交流侧并联运行，再通过多台升压变压器接入火电厂内6kV高厂变低压侧实现，不仅多了工频变压器升压环节，降低系统效率，而且由于分布式多台低压并联接入，调频速度受制于多台低压并联储能变流器之间的通信协调时间，调频速度较慢，一般为100ms左右，另外，现有储能变流器主要由电力电子器件构成，不具备惯性，不能对维持电网动态稳定性做出应有的贡献。

因此，亟需提供一种用于火储联合调频的无变压器高压直挂，调频速度快、具有虚拟同步特性的大容量储能系统。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种级联型储能系统多机并联虚拟同步方法，实现多台级联型储能变流器高压直挂并联接入火电机组高厂变低压侧与火电机组联合调频运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统，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；

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；

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；

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；

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；

所述通过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。

级联型储能系统多机并联虚拟同步控制方法，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；