[发明专利]一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法

说明书

本发明公开一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法。模块化储能变流器与电网断开处于离网黑启动状态下，上层控制器同时下发功率模块并网继电器合命令，并通过的自动择主策略产生主模块虚拟同步机，其余为从虚拟同步机，控制主模块虚拟同步机软启动建立负载电压，继而从模块虚拟同步机脉冲解锁与主虚拟同步机并联运行，使得模块化储能变流器各模块快速接入电网和负载，解决了传统技术方案中工作模式单一，在离网运行时多模块启动较慢且并入系统造成电气冲击的问题，保持良好的电能质量。

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法。

背景技术

双向储能DCAC变流器作为储能系统中储能元件与交流电网的接口，在整个储能系统中发挥着重要的作用。在大功率和高可靠性的应用场合，储能变流器多采用变流器多模块冗余并联及热插拔技术。并机及热插拔控制需解决的关键问题是根据变流器采用的并联方式及其均流策略，在变流器模块投入和退出过程中，采用合理有效的控制措施来避免强烈的冲击电流和电气暂态过程，实现模块平滑的投入和退出，保持良好的电能质量。传统的并网型逆变器控制策略响应快、无转动惯量无法参与电网调节、不利于配电网和微网的安全稳定运行，虚拟同步机技术通过模拟同步发电机的外特性从而使变流器具备支撑电网的功能，但是目前传统的虚拟同步机在实际应用中工作模式都比较单一，与其储能单元运行状态无法实时匹配且在多模块情况下，难以调节各个模块虚拟同步机的上电时序使其快速接入电网和负载。

因此，传统的技术方案中存在工作模式都比较单一，与其储能单元运行状态无法实时匹配且在多模块情况下，难以调节各个模块虚拟同步机的上电时序使其快速接入电网和负载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，能够有效解决工作模式单一，在有多个模块虚拟同步机情况下，在离网运行时多模块启动较慢且并入系统造成电气冲击的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，包括以下步骤：

步骤一、上层控制器采集所述电网电压及PCC并网开关位置，判断PCC并网开关位置及所述电网电压是否符合预设的并网条件；

步骤二、若PCC并网开关位置在合位且所述电网电压符合预设的并网条件，获取各个所述储能单元的状态信息及各个模块虚拟同步机的状态信息；

步骤三、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，根据各个所述储能单元的状态信息设定各个所述模块虚拟同步机的功率指令并且解锁PWM脉冲，控制所述模块虚拟同步机功率指令斜率，使其并网电流按照一定斜率渐进至稳态电流值；

步骤四、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压为零，在多个所述模块虚拟同步机中根据预设规则选取一个为主模块，其余为从模块；

步骤五、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制所述主模块虚拟同步机先解锁脉冲离网运行，控制所述主模块虚拟同步机的电压指令斜率，使其输出电压按照一定斜率渐进至稳态电压值，控制其余从模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定P_ref实现各DCAC模块的均流；

步骤六、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压符合预设的并网条件，上层控制器依次给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制其余模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定P_ref实现各DCAC模块的均流。

优选的，所述模块虚拟同步机采用数字惯性环节模拟同步发电机转子特性，其表达式为：

其中，(1-k_c)是惯性时间常数，z为采样拉氏变换算子。