[发明专利]具有虚拟同步特性的光储联合并网系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种具有虚拟同步特性的光储联合并网并网系统及其控制方法，其可实现光储联合系统工作在并网工况下，模拟同步发电机惯量调频及一次调频功能；其采用的四象限运行DC/AC变换器可以有效吸收全控性开关器件开通或关断时产生的电压尖峰。使得整个系统更加的稳定可靠。本发明的系统包含光伏系统，所述光伏系统包括光伏阵列、三相逆变器主电路、滤波电路、电网、储能电池和四象限运行DC/AC变换器；光伏阵列、三相逆变器主电路、滤波电路、电网依次相连，所述四象限运行DC/AC变换器连接在储能电池与三相逆变器主电路之间；四象限运行DC/AC变换器为全桥式拓扑结构，包括：四个全控性开关器件，其中，每个全控性开关器件还并联有高频电容。

技术领域

本发明涉及一种光储联合并网系统，尤其涉及一种具有虚拟同步特性的光储联合并网系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着新能源发电技术的不断发展，基于电力电子接口的分布式电源在电力系统的渗透率不断提升。在传统光伏并网逆变器的控制策略中，光伏逆变器正常工作时总是根据最大功率算法(MPPT)向电网输送从太阳能电池板所获得的最大功率，当电网频率发生扰动时，由于太阳能电池板出力的限制，传统光伏逆变器无法响应电网频率的变化，参与电网的一次调频。

传统光伏并网逆变器无法自主参与电网的一次调频调压以响应电网频率/电压波动。并网逆变器的虚拟同步机控制技术利用电力电子装置控制灵活的特点，通过在控制系统中对同步发电机及其调速器/调压器的基本数学模型和调节特性的模拟，使得并网逆变器具有与同步发电机类似的自主参与系统调频/调压等优良特性。为了提升新能源发电并网友好性，本文提出了基于虚拟同步发电机算法的光伏并网逆变器整体系统架构及控制策略，同时给出了一种新颖的光伏虚拟同步机发电机并网实现方式，免去了传统虚拟同步发电机并网所需预同步(预同期)等环节。

另外，光伏发电系统缺乏惯量，不具备短时过载能力，与此同时传统集中式一次能源逐渐减少，这导致电网的转动惯量逐渐减小，频率波动变大，尤其是以光伏发电为主的供电系统，其能源的间歇性和不可调度更加剧了电网的频率波动，使得系统的频率稳定性问题日趋严峻，在电网故障情况下将不能提供短时功率甚至脱机，导致电力系统难以获得足够的时间以恢复电网，进而导致电网稳定性急剧下降。

因此，利用储能装置和传统光伏逆变器组建成光储联合并网系统，并通过采用合适的控制方案实现光储联合并网系统像传统发电机组一样参与电网调频过程，就可以降低单纯光伏发电系统对电网的不利影响，特别是电网发生频率异常事件时，能有效地为电网提供必要的有功支撑和惯量阻尼，将极大提高了新能源并网系统的并网适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有虚拟同步特性的光储联合并网并网系统及其控制方法，其可实现光储联合系统工作在并网工况下，模拟同步发电机惯量调频及一次调频功能；其采用的四象限运行DC/AC变换器可以将直流电变换为交流电，也可以将交流电变换为直流电，四象限运行DC/AC变换器中并联的高频电容可以有效吸收全控性开关器件开通或关断时产生的电压尖峰。使得整个系统更加的稳定可靠。

为了达到上述目的，本发明公开的系统采用以下技术方案予以实现：

具有虚拟同步特性的光储联合并网系统，

包含光伏系统，所述光伏系统包括光伏阵列、三相逆变器主电路、滤波电路、电网、储能电池和四象限运行DC/AC变换器；光伏阵列、三相逆变器主电路、滤波电路、电网依次相连，所述四象限运行DC/AC变换器连接在储能电池与三相逆变器主电路之间；

还包含：直流电流采集模块、直流电压采集模块、交流电流采集模块、交流电压采集模块、MPPT计算模块、直流电压/交流电流双环控制模块、桥臂电压调制波生成模块、电池电压采集模块、储能交流电流采集模块、储能交流电流给定计算模块、储能交流电流闭环控制模块、DC/AC变换器调制波生成模块；