[发明专利]一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法及系统

说明书

本公开属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法及系统，包括：获取电网角频率的变化值；当电网角频率降低时，基于能量路由器的多有源桥直流电容降低多有源桥的直流电压，向电能路由器的中压交流端口注入有功功率，向电网释放有功功率，完成多有源桥的直流电压控制；当电网角频率升高时，基于多有源桥直流电容提升多有源桥的直流电压，电能路由器的中压交流端口从电网中吸收有功功率，释放电网的有功频率，通过虚拟惯量控制多有源桥直流电压，降低电网角频率的上升速率，调节电网频率。

技术领域

本公开属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在新型电力系统中，随着分布式发电的比例越来越高，系统惯量有所下降，发电出力以及负荷的波动容易引起电网潮流和频率的振荡，因此往往要求电力电子换流器能够通过恰当的控制策略为系统提供虚拟惯量。

电能路由器是近年来新兴的一种电力电子装备，具备多端口、多电压等级、多功能等优势，可用于分布式发电、电池储能系统、交直流负荷等的接入以及并网，实现高效、灵活的能量管理。在电能路由器内部，各端口通过多有源桥实现互联。多有源桥主要有两类，一类是采用直流母线互联，另一类则采用公共高频母线互联。采用直流母线和高频母线的电能路由器和分别如图1和图2所示，其中，MVDC端口接入中压直流电网，LVDC端口接入低压直流电网，用于连接光伏、储能、直流负荷或者直流微网；MVAC端口接入中压交流电网，LVAC端口接入低压交流电网，用于连接交流负荷、配电网或微网。

据发明人了解，采用电能路由器为系统提供虚拟惯量时，需要利用分布式发电设备或者电池储能来提供有功功率以及吸收有功功率。但是，由于分布式发电设备的出力具有波动性、间歇性，所以在模拟虚拟惯量时受到一些限制。电池储能能够提供平稳的功率吞吐，不过对瞬时大功率的支撑能力有限，其造价也较高。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法及系统，模拟虚拟惯量的控制策略，改善电网的频率特性。

根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法，采用如下技术方案：

一种基于虚拟惯量的电网频率控制方法，采用基于高频母线的电能路由器，包括：

获取电网角频率的变化值；

当电网角频率降低时，基于能量路由器的多有源桥直流电容降低多有源桥的直流电压，向电能路由器的中压交流端口注入有功功率，向电网释放有功功率，完成多有源桥的直流电压控制；

当电网角频率升高时，基于多有源桥直流电容提升多有源桥的直流电压，电能路由器的中压交流端口从电网中吸收有功功率，释放电网的有功频率，通过虚拟惯量控制多有源桥直流电压，降低电网角频率的上升速率，调节电网频率。

作为进一步的技术限定，在所述多有源桥的直流电压控制过程中，将负荷功率前馈控制到多有源桥的控制内环，抵消负荷波动对所述多有源桥直流电压的影响；将电网角频率的变化值引入有功功率控制外环，结合比例系数叠加至多有源桥直流电压的参考值。

作为进一步的技术限定，在所述虚拟惯量控制的过程中，将电网角频率的变化值引入到有功功率控制外环，结合比例系数叠加至电能路由器有功功率的参考值。

进一步的，当所述比例系数为零时，所述虚拟惯量控制无效，多有源桥直流电压不变，电网频率下降；随着所述比例系数的增大，虚拟惯量控制增强，多有源桥直流电压下降，释放有功功率，降低电网频率的下降速率，调节电网频率。

作为进一步的技术限定，所述电网角频率表示每秒电气角的变化，与电网频率成正比。