[发明专利]一种提高PCS输出功率的储能系统控制方法

权利要求书

1.一种提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：以分布式电源的常规逆变器的硬件为基础的，通过测量虚拟同步发电机输出的电压和电流，计算出输出的有功功率和无功功率，检测并网点的电压频率，然后通过虚拟同步机控制策略实现对传统同步发电机阻尼和惯性的模拟；

虚拟同步发电机中引入同步发电机的二阶转子方程，实现转动惯量和阻尼特性的模拟，转子方程如下：

P_in为虚拟同步控制机等效的输入机械功率，P_out为虚拟同步发电机输出有功功率，J为虚拟转动惯量，D为阻尼系数，Δω_m为ω_grid-ω_m，ω_m为虚拟转子频率，ω₀为额定转子频率，通过上述虚拟转子方程可以得到虚拟转子频率ω_m；进一步对ω_m进行积分可以得到对应的相角θm，用于控制输出电压；

假设虚拟同步发电机的输出电压为V_t，电网电压为V_grid，两者之间的连接阻抗为R+jX，则虚拟同步发电机输出功率为：

变换为

δ为V_t和V_grid两者之间的相角差；

虚拟同步发电机的输出功率为以为圆心，/为半径的圆，

对P,Q进行小信号分析，在P(δ,V_t)和Q(δ,V_t)附近，可以得到：

dP＝P_δd_δ+P_VtdVt

dQ＝Q_δd_δ+Q_VtdVt

其中P_δ，P_Vt，Q_δ，Q_Vt为有功功率P和无功功率Q的对下标的偏微分；

假设初始的有功功率为P₀，初始无功功率为Q₀，线性化后有功功率和无功功率可以分别表示为：

/

从而可以得到

其中

-P_VtΔt表示了虚拟同步发电机控制和电压变化之间的联系，输出有功功率也会受到电压的影响；

改变虚拟同步发电机的转子方程为：

其中

将线性化的有功和无功功率带入后得到：

而

Q^*为无功功率参考值，无功功率输出值为Q_out，输出有功功率不受电压影响。

2.根据权利要求1所述提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：在转动惯量和阻尼特性模拟环节，输入有有功功率参考值P_in，有功功率输出值P_out，无功功率参考值Q^*，无功功率输出值Q_out以及电网电压频率fgrid，输出为输出电压的相角参考值。

3.根据权利要求1所述提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：参数m的选取规则为；

当dδ/dt＝0时

当dV_t/dt＝0时

4.根据权利要求1所述提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：参数m需要经过低通滤波器，同时dP/dt和dQ/dt需要设定阈值。

5.根据权利要求1所述提高PCS输出功率的储能系统控制方法，其特征在于：无功功率控制部分，输入为无功功率参考数值Q^*，无功功率输出值Q_out；两者之差通过PI控制器，输出为电压幅值参考值。