一种分布式储能脱网冲击的抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种分布式储能脱网冲击的抑制方法及装置，涉及储能变换器和电力电子控制技术领域；方法包括S1获得储能变流器的三相电数据，S2获得坐标变换后的三相电和参考电压的数据，S3获得储能变流器的d轴控制信号和q轴控制信号，将步骤S2获得的数据经虚拟阻抗控制算法、电压控制路算法和电流控制路算法获得储能变流器的d轴控制信号p

【技术实现步骤摘要】
一种分布式储能脱网冲击的抑制方法及装置


[0001]本专利技术涉及储能变换器和电力电子控制
，尤其涉及一种分布式储能脱网冲击的抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着环境污染与能源短缺问题的日益严重，基于风能、太阳能等可再生的分布式电源(distributed generation，DG)得到大规模发展。可再生能源利用技术的发展，使分布式储能发电系统的应用越来越广泛，储能发电技术的研发能够为新能源的开发利用提供技术支持，已成为大势所趋。分布式储能系统有两种运行模式，并网模式和孤岛模式，其中的储能变流器作为分布式储能系统中的重要组成部分，能够实现直流侧与分布式交流电网之间的能量双向传递。
[0003]如图3所示，其通过电网侧并网开关STS的关断和导通来进行独立运行和联网运行，并网开关一般由硬件电路完成。虽然一些新兴并网开关，例如SCR、IGBT等的不断发展，但因其控制复杂、功率较小，因此最常用的并网开关仍为断路器，其控制简单，关断可靠，但缺点是关断速度较慢，有一定的延时性。
[0004]电网发生故障时分布式储能系统中的变流器发生被动脱网，在传统的下垂控制方法下，需要经过孤岛检测之后才能从并网运行切换至孤岛运行，过程中传统的变流器需要在电压控制与电流控制之间切换，因此会产生严重的瞬态冲击和震荡。
[0005]如图15、图16、图17、图18所示，下垂控制是通过模拟传统电力系统中同步发电机的P
‑
f、Q
‑
V下垂外特性对逆变器进行控制，能够控制变流器运行在并网和孤岛模式，虽然不涉及到传统控制方法下模式切换带来的问题，但因电网侧断路器延时关断(t1
‑
t2时刻)，使储能变流器故障运行一段时间后才能进入孤岛运行模式，导致断路器闭合的t2时刻后产生很长时间(t2
‑
t3)的电压冲击、功率与频率振荡。
[0006]检索式为TACD_ALL:(变流器AND电容AND电流AND(前馈OR反馈)AND抑制AND脱网)，获得较为接近的现有技术方案如下。
[0007]1、申请公布号为CN113131527A，名称为一种储能变流器被动脱网的全无缝切换控制方法。提出的被动脱网的全无缝切换控制方法包含了V/F控制和PQ控制，且考虑的问题是非计划孤岛；而本专利技术专利采用的脱网冲击的抑制方法，是基于下垂控制的改进，且不存在非计划孤岛的问题，考虑的是开关延时造成的问题。二者采用的基本控制方法不同，考虑的问题也不同。
[0008]2、授权公告号为CN102651548B，名称为一种风力发电系统网侧变流器直流母线电压波动抑制方法。背景是基于风力发电系统，解决的问题是在电网不平衡情况下对直流母线电压波动的抑制方法；而本专利技术专利背景是基于分布式发电系统，解决的问题是在电网故障时，储能变流器脱网冲击的抑制方法。二者背景不同，解决的问题也不同。
[0009]3、授权公告号为CN102570962B，名称为双馈风力发电高电压穿越控制结构及其发电机、发电系统。针对的是双馈风力发电机的控制方法，实现的功能是对发电机的最优控
制；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，功能是实现脱网的平滑。二者针对的问题不同，实现的功能也不同。
[0010]4、申请公布号为CN106972511A，名称为基于网侧控制回路优化的直驱风电次同步振荡抑制方法。针对的直驱风电的控制方法，解决的问题是发电机的次同步振荡抑制方法；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0011]5、申请公布号为CN107196335A，名称为一种双馈风机系统以及抑制电网电压快速波动的方法。针对的是双馈风机系统的控制方法，解决的问题是抑制电网电压快速波动；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0012]6、申请公布号为CN107276120A，名称为一种双馈风机同步机系统以及抑制同步发电机振荡的方法。针对的是双馈风机同步机系统的控制方法，解决的问题是抑制同步发电机振荡；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0013]7、申请公布号为CN111817314A，名称为双馈机组并网系统的次同步振荡抑制方法及相关装置。针对的是双馈机组并网系统的控制方法，解决的问题双馈机的次同步振荡抑制方法；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0014]8、申请公布号为CN113193574A，名称为基于双馈风机端口阻抗特性的次同步振荡抑制方法及装置。针对的是双馈风机端口阻抗特性问题，解决的问题是双馈风机的次同步振荡抑制方法；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0015]9、申请公布号为CN113241748A，名称为电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法及系统。背景是电力电子变流器接入弱电网，考虑的是故障穿越问题，解决的问题是暂态过电压；本专利技术专利的背景是分布式储能系统接入电网，解决的问题是由并网到脱网两种状态变化产生的冲击问题，考虑了STS的延时问题。二者的背景不同，解决的问题不同，考虑的也问题不同。
[0016]10、申请公布号为CN105375523A，名称为一种风电全功率变流器高电压穿越控制方法。针对的是风电全功率变流器的控制方法，解决的问题是高电压穿越问题；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0017]11、申请公布号为CN113595094A，名称为一种双馈风机高电压穿越控制方法。针对的是双馈风机的控制方法，解决的问题是高电压穿越问题；而本专利技术专利针对的是储能变流器的控制方法，解决的问题是脱网的冲击问题。二者针对的问题不同，解决的问题也不同。
[0018]结合上述十一篇专利文献和现有的技术方案，专利技术人分析发现在现有技术方案中存在如下技术问题：分布式储能系统中的变流器发生被动脱网，同时考虑电网侧并网开关断路器的延时关断问题，在传统下垂控制方法下，会产生严重的瞬态冲击和震荡。
[0019]现有技术问题及思考：
[0020]如何解决分布式储能变流器不能平滑脱网的技术问题。

技术实现思路

[0021]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种分布式储能脱网冲击的抑制方法及装置，解决分布式储能变流器不能平滑脱网的技术问题。
[0022]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种分布式储能脱网冲击的抑制方法包括如下步骤，S1获得储能变流器的三相电数据，获得储能变流器中滤波电感L
f
的A～C相电流i
La
～i
Lc
和滤波电容C<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式储能脱网冲击的抑制方法，其特征在于：包括如下步骤，S1获得储能变流器的三相电数据，获得储能变流器中滤波电感L
f
的A～C相电流i
La
～i
Lc
和滤波电容C
f
的A～C相电流i
Ca
～i
Cc
，获得储能变流器输出的A～C相电流i
oa
～i
oc
和A～C相电压u
oa
～u
oc
；S2获得坐标变换后的三相电和参考电压的数据，获得d轴电感电流i
Ld
和q轴电感电流i
Lq
，获得d轴电容电流i
Cd
和q轴电容电流i
Cq
，获得储能变流器的d轴输出电流i
od
和q轴输出电流i
oq
，获得储能变流器的d轴输出电压u
od
和q轴输出电压u
oq
；获得储能变流器的d轴输出参考电压u
dref
和q轴输出参考电压u
qref
；S3获得储能变流器的d轴控制信号和q轴控制信号，将步骤S2获得的数据经虚拟阻抗控制算法、电压控制路算法和电流控制路算法获得储能变流器的d轴控制信号p
d
和q轴控制信号p
q
。2.根据权利要求1所述的一种分布式储能脱网冲击的抑制方法，其特征在于：在步骤2中，将滤波电感L
f
的A～C相电流i
La
～i
Lc
经过abc/dq坐标变换获得d轴电感电流i
Ld
和q轴电感电流i
Lq
，将滤波电容C
f
的A～C相电流i
Ca
～i
Cc
经过abc/dq坐标变换获得d轴电容电流i
Cd
和q轴电容电流i
Cq
，将储能变流器输出的A～C相电流i
oa
～i
oc
经过abc/dq坐标变换获得储能变流器的d轴输出电流i
od
和q轴输出电流i
oq
，将储能变流器输出的A～C相电压u
oa
～u
oc
经过abc/dq坐标变换获得储能变流器的d轴输出电压u
od
和q轴输出电压u
oq
；通过功率计算算法和下垂控制算法获得储能变流器的d轴输出参考电压u
dref
和q轴输出参考电压u
qref
。3.根据权利要求1所述的一种分布式储能脱网冲击的抑制方法，其特征在于：在步骤3中，将d轴电感电流i
Ld
、q轴电感电流i
Lq
、d轴电容电流i
Cd
、q轴电容电流i
Cq
、储能变流器的d轴输出电流i
od
和q轴输出电流i
oq
、储能变流器的d轴输出电压u
od
和q轴输出电压u
oq
以及储能变流器的d轴输出参考电压u
dref
和q轴输出参考电压u
qref
经虚拟阻抗控制算法、电压控制路算法和电流控制路算法获得储能变流器的d轴控制信号p
d
和q轴控制信号p
q
；即将步骤S2获得的储能变流器的d轴输出参考电压u
dref
减去虚拟阻抗的控制项i
oq*
Z
v
获得d轴输出参考电压Z
v
的表达式为sL
m
，s为拉普拉斯算子，L
m
为虚拟电感值，取值在0.5mH～3mH之间；将d轴输出参考电压通过d轴电压控制路算法获得d轴电流参考值i
Ldref
，d轴电压控制路算法包括将d轴输出参考电压减去d轴电容电流i
Cd
经过第一高通滤波器G
Ic
(s)后的乘积项i
Cd*
G
Ic
(s)获得储能变流器新的d轴输出参考电压参考值将新的d轴输出参考电压参考值减去d轴输出电压u
od
经过PI1控制算法获得d轴电流参考值i
Ldref
，PI1控制算法为第一比例
‑
积分控制算法，将d轴电流参考值i
Ldref
通过d轴电流控制路算法获得储能变流器的d轴控制信号p
d
，d轴电流控制路算法包括将d轴电流参考值i
Ldref
减去储能变流器的d轴输出电流i
od
经过第二高通滤波器G
o
(s)后的乘积项i
od*
G
o
(s)获得新的流经滤波电感L
f
的d轴电流参考值将新的d轴电流参考值减去d轴电感电流i
Ld
再经过PI2控制算法获得储能变流器的d轴控制信号p
d
，PI2控制算法为第二比例
‑
积分控制算法；将步骤S2获得的储能变流器的q轴输出参考电压u
qref
加上虚拟阻抗的控制项i
oq
*Z
v
后获得q轴输出参考电压将q轴输出参考电压通过q轴电压控制路算法获得q轴电流参考值i
Lqref
，q轴电压控制路算法包括将q轴输出参考电压减去q轴电容电流i
Cq
经过第一高通滤波器G
Ic
(s)后的乘积项
i
Cq*
G
Ic
(s)获得储能变流器新的q轴输出参考电压参考值将q轴输出参考电压参考值减去q轴输出电压u
oq
经过PI1控制算法获得q轴电流参考值i
Lqref
，PI1控制器为第一比例
‑
积分控制算法，将i
Lqref
通过q轴电流控制路算法获得储能变流器的q轴控制信号p
q
，q轴电流控制路算法包括将q轴电流参考值i
Lqref
减去q轴输出电流i
oq
经过第二高通滤波器G
o
(s)后的乘积项i
oq*
G
o
(s)获得新的流经滤波电感L
f
的d轴电流参考值将新的d轴电流参考值减去q轴电感电流i
Lq
再经过PI2控制算法获得储能变流器的d轴控制信号p
d
，PI2控制算法为第二比例
‑
积分控制算法。4.根据权利要求1所述的一种分布式储能脱网冲击的抑制方法，其特征在于：还包括步骤S3之后的如下步骤，S4获得驱动信号，将储能变流器的d轴控制信号p
d
和q轴控制信号p
q
经过dq/αβ坐标变换算法后，再经过电压空间矢量脉宽调制SVPWM获得驱动信号，将驱动信号发往储能变流器。5.一种分布式储能脱网冲击的抑制装置，其特征在于：包括如下程序模块，获得储能变流器的三相电数据模块，用于获得储能变流器中滤波电感L
f
的A～C相电流i
La
～i
Lc
和滤波电容C
f
的A～C相电流i
Ca
～i

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春来，曾四鸣，袁晓磊，柴秀慧，罗蓬，王晓寰，殷喆，李剑锋，
申请(专利权)人：燕山大学国家电网有限公司国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：