[发明专利]超级电容储能高电压穿越控制系统

说明书

本发明超级电容储能高电压穿越控制系统，包括：超级电容储能换流器电压、有功控制单元(1)，超级电容储能换流器电流控制单元(2)，以及超级电容储能换流器驱动单元(3)；所述超级电容储能换流器电压、有功控制单元(1)作为控制外环，输出电压偏差信号和功率偏差信号至所述超级电容储能换流器电流控制单元(2)，所述超级电容储能换流器电流控制单元(2)输出电流偏差信号至超级电容储能换流器驱动单元(3)，实现超级电容储能高电压穿越控制。本发明采用功率前馈控制方法和充放电限幅控制环节。稳态运行时，可以平抑新能源电源输出有功功率波动，当检测到直流母线电压暂态上升，可以切换至超级电容储能高电压穿越控制系统。

技术领域

本发明涉及一种超级电容储能高电压穿越控制系统，具体涉及一种构建超级电容储能换流器电压外环、电流内环双闭环控制系统，采用功率前馈控制方法和充放电限幅控制环节。稳态运行时，可以平抑新能源电源输出有功功率波动，当检测到直流母线电压暂态上升，可以切换至超级电容储能高电压穿越控制系统。

背景技术

电网容量不断增加，区域电网结构变的复杂，网侧对光伏、风电等高渗透率分布式电源点并网提出了更高要求，在新能源场站配置一定比例的储能设备，可以更好的实现新能源的并网。

电网目前除了要求储能系统具备接地等故障时的低电压穿越(Low voltage ridethrough,LVRT)能力，还要求具备甩负荷、大电容投切、单相接地非故障相电压骤升等工况时高电压穿越(High voltage ride through,HVRT)能力。

发明内容

本发明提出超级电容储能高电压穿越控制系统，构建一种超级电容储能换流器电压外环、电流内环双闭环控制系统，采用功率前馈控制方法和充放电限幅控制环节。稳态运行时，可以平抑新能源电源输出有功功率波动，当检测到直流母线电压暂态上升，可以切换至超级电容储能高电压穿越控制系统。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

超级电容储能高电压穿越控制系统，包括：超级电容储能换流器电压、有功控制单元，超级电容储能换流器电流控制单元，以及超级电容储能换流器驱动单元；

所述超级电容储能换流器电压、有功控制单元作为控制外环，输出电压偏差信号和功率偏差信号至所述超级电容储能换流器电流控制单元，所述超级电容储能换流器电流控制单元输出电流偏差信号至超级电容储能换流器驱动单元，实现超级电容储能高电压穿越控制。

本发明进一步的改进在于，所述超级电容储能换流器电压、有功控制单元包括：直流电压偏差计算环节、有功功率通道选择环节和有功功率偏差计算环节；

所述直流电压偏差计算环节，计算超级电容换流器直流侧电压参考值与直流侧电压U_dc差值，表示为：所述有功功率通道选择环节分为两种运行模式：稳态运行和HVRT运行模式，当稳态运行时选择上通道选通，超级电容控制系统将P_SC^*作为功率前馈控制输入参考值，平抑新能源电源输出有功功率波动，当检测到直流母线电压暂态上升，超级电容换流器切换为HVRT运行模式，此时选择下通道选通，-P_N作为功率前馈控制输入参考值，使超级电容最大程度吸收直流侧多余功率，抑制直流母线过电压，故障恢复后超级电容系统将已存储能力释放至初始状态；所述有功功率偏差计算环节，计算所述有功功率通道选择环节输出有功功率参考值P_SC^*与超级电容输出功率实际值差值，表示为：ΔP_SC＝P_SC^*-P_SC。

本发明进一步的改进在于，当检测到直流母线电压暂态上升，即超过额定值3％。

本发明进一步的改进在于，所述超级电容储能换流器无功功率控制单元包括：超级电容输出电流参考值PI计算环节、超级电容充放电电流限幅环节、功率前馈控制反馈电流参考值计算环节和超级电容输出电流计算环节；