[发明专利]基于储能装置的多频段阻尼控制方法

权利要求书

1.基于储能装置的多频段阻尼控制方法，所述方法包括：

通过发挥储能装置的输出功率灵活可控的优势，对系统中的暂态振荡能量进行抑制，从而抑制弱电网中的多频段振荡问题，发明内容包括振荡频段与阻尼比的辨识、多通道控制、功率电流环控制储能装置输出功率三部分，该方法能够同时对弱电网中存在的多个频段的振荡进行抑制，并使其互相不受干扰，很好的满足了电网安全稳定运行的要求。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于对弱电网系统中可能存在的多个频段的振荡都进行了辨识，通过李雅普诺夫线性化方法对含储能的弱电网的微分方程在稳态值附近进行线性化，即可得到用于含储能的弱电网的小干扰稳定分析的电力系统动态特性的微分－代数方程：

其中，x为系统中非线性方程中的状态变量，y为代数方程中的运行参量，在稳定运行点(x₍₀₎,y₍₀₎)线性化，得

将上式中的运行参量y消去得

其中：

对矩阵A求解其特征值，获得相应特征跟为

λ_1,2＝a±jΩ

其中，d为特征根的实部、Ω为特征根的虚部；

则可获得振荡频率为：

f＝2πΩ

阻尼比为

由此可获得弱电网中可能会存在的多个振荡频段以及相应的阻尼比。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于对于计算得到多频段振荡进行多通道控制，针对阻尼比小于阻尼比阈值ε的振荡频段进行阻尼控制，以弱电网系统中的母线频率和电压幅值作为输入信号，对每一个阻尼比小于阻尼阈值ε的频段设计对应的带通滤波器，并进行相应的信号处理；

多通道控制器主要包括六个环节，分别为带通滤波环节、信号过滤环节、信号增益环节、相位补偿环节、限幅环节以及PD控制环节；

带通滤波环节主要是将振荡中的多个振荡频段进行分段，以便进行后续不同频段上的阻尼控制。带通滤波环节选用Butterworth滤波器，其参数根据权利要求2的分析结果整定；

增益环节确定了控制器输出信号的大小，其参数需要根据滤波以及相位补偿进行整定；

信号过滤环节是一个隔直环节，该环节的输出与输入信号的稳态值无关，例如输入信号为一阶跃信号时，在控制模型达到稳定后，附加阻尼控制模块的输出值为0，T_w是微分时间常数，该常数通常取值较大，以消除稳态运行时频率变化对附加阻尼控制模块的影响，通常在1-20s之间，本设计选用T_w＝5s；

相位补偿环节可以提供信号过滤环节的超前角度以及系统频率和双馈风电机组与电池储能系统电池功率的滞后角度，在实际应用中，可以考虑采用更多的一阶环节或二阶环节，以达到理想的相位补偿，T_a和T_b分别为超前时间常数和滞后时间常数，其参数整定如下式：

T_b＝aT_a

其中，ω_x为发生振荡频率对应的角频率，为ω_x对应的需补偿的超前-滞后角；

限幅环节主要考虑储能装置系统的自身容量限制，以保证系统处于稳定运行状态中；

PD控制环节主要是考虑到带通滤波时会产生一定的时间滞后，这对于高频段的振荡抑制存在较大影响，通过PD控制可以有效的减小这一误差，其参数整定根据带通滤波所导致的时滞进行整定；

通过多通道控制器即可获得储能装置输出的有功、无功功率偏差值。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于对于权利要求2所获得的储能装置输出的有功、无功功率偏差值进行功率外环、电流内环的双闭环PI控制；

其中功率外环的PI调节表达式为：

i_dref＝K_p1(P_ref+ΔP-P_mea)+K_i1∫(P_ref+ΔP-P_mea)dt

i_qref＝K_p2(Q_ref+ΔQ-Q_mea)+K_i2∫(Q_ref+ΔQ-Q_mea)dt

其中P_ref、Q_ref——储能装置有功与无功功率输出的参考值；

P_mea、Q_mea——储能装置实际输出有功与无功功率值；

ΔP、ΔQ——储能装置阻尼控制校正值；

K_p1、K_p2、K_i1、K_i2——功率外环的PI调节参数，其参数整定由实验获得；

电流内环的PI调节表达式为：

u_dref＝K_p3(i_dref-i_dmea)+K_i3∫(i_dref-i_dmea)dt

u_qref＝K_p4(i_qref-i_qmea)+K_i4∫(i_qref-i_qmea)dt

其中i_dref、i_qref——储能装置输出电流dq轴分量参考值；

i_dmea、i_qmea——储能装置输出电流dq轴分量测量值；

K_p3、K_p4、K_i3、K_i4——电流内环的PI调节参数，其参数整定由实验获得。