[发明专利]一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统

权利要求书

1.一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法，其特征在于，包括：

S1，建立储能电站中储能单元的零压软启控制策略：

S1.1，设定储能电站零压软启过程中配电变压器一次侧的电压；

S1.2，基于步骤S1.1设定的配电变压器一次侧的电压，根据变压器一次回路的电压方程，在忽略磁通暂态分量衰减的条件下，计算得到配电变压器的总磁通的最大值；

S1.3，基于步骤S1.2获得的配电变压器的总磁通的最大值，在保证储能电站快速黑启动以及配电变压器的铁芯磁通在整个零压软启过程中始终不饱和的条件下，得到储能电站零压软启的时间；

S2，基于虚拟同步机，确定单个储能单元的控制策略以及多个储能单元之间的预同步控制策略；

S3，根据储能电站中不同储能单元的荷电状态，确定多个储能单元的协同控制策略；

步骤S2中，具体过程为：

S2.1，根据虚拟同步机的机械方程构造有功功率控制环节，可以得到虚拟同步机转子角转速与参考反电势的相位；根据同步发电机的励磁调节原理构造无功功率控制环节，可以得到励磁电流，进一步可以求得参考反电势的幅值；由有功功率控制环节得到的参考反电势的相位和无功功率控制环节得到的参考反电势的幅值计算得到参考反电势，通过SVPWM模块调制得到开关信号，从而实现储能变流器的虚拟同步机控制，即确定单个储能单元的控制策略；

S2.2，构造虚拟同步机上的虚拟电感和虚拟电阻，根据储能变流器侧反电势、电网电压及虚拟电感和虚拟电阻，计算得到虚拟电流和虚拟功率，使得虚拟同步机进入自同步工作模式，即功率参考值给定为零、功率反馈值选为虚拟功率，实现虚拟同步机的自同步并网；使虚拟同步机切换为正常工作模式，即功率参考值按需求给定、功率反馈值选为实际功率；

其中，虚拟电流计算如下：

（19）

其中，虚拟功率计算如下：

（20）

其中，i_vabc为三相虚拟电流；L_v为虚拟电感，R_v为虚拟电阻，s为拉普拉斯算子；e_abc为储能变流器侧反电势，即虚拟同步机电动势；u_gabc为电网电压；P_v为虚拟功率；

S2.3，当前一个储能单元完成黑启动过程建立起稳定端电压后，其端电压作为步骤S2.2中的电网电压，下一个储能单元启动时建立的电压作为步骤S2.2中的储能变流器侧反电势，以此建立储能电站中不同储能单元的预同步控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法，其特征在于，步骤S1.1，设定储能电站零压软启过程中配电变压器一次侧的电压u（t）使其满足：（1）

其中，U_m为一次侧电压幅值；T_E为储能电站输出电站由零增加到空载电势的时间；ω为角速度，t为时间，α为电压的初始相角。