[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的储能逆变器主从控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机的储能逆变器主从控制方法，包括主控逆变器和从控逆变器，主控逆变器采用基于虚拟同步发电机的电压源输出方式提供电网电压幅值和频率，根据主控逆变器容量提供虚拟惯量和虚拟阻尼比,同时给各台逆变器提供静态有功和无功电流配额；从控逆变器采用基于虚拟同步发电机的电流源输出方式，接收主控逆变器下发的静态有功和电流配额，同时根据从控逆变器容量提供虚拟惯量；孤岛并联在各种负载条件下负载不均流度较低，且具有较高的输出电压电能质量，较传统的主从控制而言，并离网切换时不需要改变控制器结构，且主控和从控逆变器独立提供虚拟惯量，不依赖通讯，有利于提高动态条件下的系统稳定性，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及一种储能逆变器控制方法，尤其是一种基于虚拟同步发电机的储能逆变器主从控制方法。

背景技术

近年来，随着新能源发电单元在电力系统的渗透率不断提升，与此同时传统集中式一次能源逐渐减少，系统的转动惯量逐渐减小，频率波动变大，且一次能源的间歇性特性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。传统电力系统中，同步发电机组(Generator Set-Genset)的下垂特性以及转动惯量大等因素，在维持系统的电压和频率稳定方面起着关键作用。Genset平稳和调节系统频率的过程可以分为三个阶段：第一阶段为Genset的惯性稳频，即依靠Genset自身转动惯量抑制系统的快速频率波动；第二阶段为一次调频，即当频率波动量超出一定值通过改变原动机功率输入来调节频率；第三阶段为二次调频，即而当系统功率恢复平衡后，调整一次调频指令将频率控制在额定频率值，从而实现频率的无差控制。若带有储能逆变器的分布式发电系统能模拟或者部分模拟Genset的上述特性，使其像Genset一样参与频率和电压的调节过程，就可以降低分布式电源对电网的不利影响，解决分布式电源大规模并网应用中的相关技术瓶颈问题。而能模拟或者部分模拟Genset频率电压控制特性的电力电子电源装置就被称为虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)。VSG需要运行在两种模式下，并网和孤岛并联运行。

基于虚拟同步发电机的储能逆变器并网运行时，需要对电网的电压和频率稳定性进行一定的支撑，孤岛并联运行时，需要向负载提供较高的电能质量。另外需要运行在并网和孤岛两种模式下，当发生模式转换时应具有无缝切换能力。

针对基于虚拟同步发电机的储能逆变器控制，国内外的专家学者们提出了一些方法，主要有：

题为“一种并联虚拟同步发电机分布式协同运行控制方法及系统”的中国发明专利申请说明书(CN201610157993.2)给出了一种分布式协同运行控制方法，只需通过相邻虚拟同步发电机的少量信息交互即可实现系统实现功率分配、频率恢复以及稳定可靠运行，然而该控制方案采用电压指令开环控制，不利于各种负载条件下的输出电压电能质量。

题为“基于改进型下垂控制的微电网多主从混合协调控制”(《电力系统自动化》,程启明，褚思远，程尹曼，杨小龙，张强,2016,40(20):69-75)的文章提出了将改进型下垂控制应用到介于主从控制与对等控制之间的一种混合控制方法中，即两个或两个以上的分布式电源采用改进型下垂控制，并将这些下垂微电源整体作为主控部分，其余的微电源采用恒功率控制作为从控部分。

题为“基于CAN总线的主从式三相逆变电源并联控制技术研究”(郭景，燕山大学，硕士学位论文，2006)的硕士论文给出了一种主从式的三相逆变电源并联控制技术，所有三相逆变电源共用电压控制环，得出的电流指令分配给各个逆变器并做电流闭环控制，然而对于并离网双模式的应用场合需要进行并离网切换控制，增加了系统复杂度，输出电压性能受到影响。