【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及虚拟同步机控制策略技术，特别是一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术，属于储能。
技术介绍
1、随着全球资源紧缺和环境恶化，清洁能源的发展已成为全球关注的焦点。分布式电源，尤其是光伏和风电等可持续能源的接入电网规模不断扩大。然而，这些可再生能源的不稳定性和受外部环境影响的随机性给微电网带来了持续的挑战，导致并网电压和频率的不稳定。频率稳定性对储能单元的并网运行和用户用电安全至关重要，而频率波动可能导致设备脱网等故障，进而影响供电可靠性。因此，微电网对频率调节的需求日益迫切。
2、储能变流器(power conversion system，pcs)作为储能系统的核心，不仅需要具备传统的充放电功能，还需要在断电时提供离网供电，以确保工厂和数据中心等关键负载的连续供电。当前的多台储能变流器并联控制主要采用有互联线和无互联线两种方式。然而，有互联线的并联方式存在稳定性差、易受电磁干扰等问题，难以大规模应用于实际工程中。相比之下，无互联线并联方式具有诸多优势，如模块间独立、系统可靠性强等。然而，在无互联线并联控制中，由于变流器缺乏惯性，当负载发生突变或频繁的功率波动时，系统易于失稳。
3、虚拟同步机(virtual synchronous generator，vsg)的引入可以增加储能系统的惯性，从而提高系统对功率扰动的稳定性，多机并联可以增加系统容量。然而，在多台并联系统中，如果每台变流器都采用vsg控制，当并网电压和频率发生突变时，不合理的控制参数设置可能导致有功功率振荡，进而影响整个系统的
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供有效解决无互联线并联控制中的稳定性不足问题，提出了一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术，按如下步骤进行：
4、步骤一、通过虚拟同步发电机获取并网点的频率信息，确定频率变化量和变化率，虚拟同步发电机即vsg；
5、步骤二、建立混合储能vsg虚拟转子运动方程，并利用有功-频率下垂建立vsg虚拟调速器控制模型；
6、步骤三、利用vsg并网等效电路拓扑，得到储能vsg稳定运行时的输出功率方程；
7、步骤四、基于储能vsg虚拟转子运动方程、输出功率方程和虚拟调速器控制模型，建立vsg的二阶输出小信号模型和有功功率-频率小扰动模型；
8、步骤五、根据并网点频率变化量和变化率，采用一次调频和改进型二阶广义积分器锁相环相结合的控制方式，对储能变流器进行功率控制。
9、作为优选，步骤一、多台储能变流器的并联运行时，额定功率为pn、估算储能电池单元soc为si、调频功率下垂比例系数为ki，则有：
10、
11、各储能变流器输出的功率包括给定功率pref、调频功率输出pfm、一次调频输出pfm1、二次调频输出pfm2，则有：
12、
13、各储能变流器采用同一pi控制器参数，调频功率输出存在如下比例关系：
14、
15、引入的调频功率下垂比例系数与储能电池容量成比例关系，可实现储能电池实时容量与调频功率出力的智慧结合。在无互联通信的情况下，各储能变流器模块能够根据电池容量动态、有效的地调整调频功率输出，从而降低了储能电池单元的调频配置容量。相比于固定的比例系数，根据储能变流器pcs估算储能电池单元的soc来分配调频功率，可以实现在无互联通信、多模块并联工况下，各储能变流器按照模块计算的调频功率结合储能电池soc进行功率比例自动分配、完成频率的无差控制，提高其自主调节频率输出功率的能力。
16、步骤二、
17、建立基于vsg的计算模型，其中，建立计算模型包括：同步机调节方程、有功频率控制模型和无功电压控制模型。其中，有功频率控制模型与vsg的转子运动方程相关，而无功电压控制模型则与vsg的无功电压下垂关系相关。
18、通过vsg获取的实际输出有功功率和储能变流器的有功功率指令以及额定角频率，可以利用有功频率控制方程得到输出角频率，并据此计算得出vsg的矢量角。而对于实际输出的无功功率和变流器的无功功率指令以及额定相电压幅值，则可通过无功电压控制方程来获取输出的电动势电压。
19、步骤三、vsg的控制策略主要涵盖有功控制和无功控制，在有功功率控制环节，采用下垂控制结合一次调频和转子运动方程来完成。
20、由于同步发电机的转子具有一定的惯性，频率不会突变。为了模拟同步发电机的转子运动特性，我们在并网逆变器的控制电路中引入了虚拟惯量，并结合转子运动方程，得到了功率和频率控制的数学表达式：
21、
22、(4)式中的虚拟惯性常数h代表了vsg从空载到达额定电角速度所需的时间，即启动时间的物理量。该虚拟惯性直接影响了系统的启动速度。逆变器输入和输出功率分别为pi和p0，kd表示阻尼系数，则为相位角。
23、当虚拟同步机与电网并网时，系统的频率会被限制在电网的额定角频率ω0，此时无需进行一次调频。然而，当系统运行在孤岛模式时，则需要vsg进行有功调频。为此，我们设计了一种有功-频率下垂控制器：
24、
25、在式(5)中，pref代表有功参考值，ωref代表角频率参考值，而dp则表示有功功率的下垂系数。
26、将式(4)和式(5)联立可以得到逆变器调速器模型，其有功-频率传递函数如下：
27、
28、步骤四、
29、在传统的同步发电机中，维持机端电压的稳定是通过励磁系统实现的。而在虚拟同步发电机的无功-电压控制中，为了维持并网点电压的稳定是通过模拟同步发电机的励磁调节系统来完成的。与调速器控制相似，vsg的励磁控制模拟实现无功功率与电压幅值的下垂特性，具体模型为：
30、(qref-qe)+ku(qref-u)＝0 (7)
31、在式(7)中，ku代表无功功率的下垂系数，反映了vsg的电压调节能力；uref
32、步骤五、逆变器的基本控制包括电压电流双闭环控制和开环控制。电流内环增加了系统的响应速度和抗干扰能力，而电压外环则提高了系统输出电压的质量。与开环控制相比，电压电流双闭环控制更简单且在稳态和动态方面表现更好，因此我们选择了这种控制方式。
33、在静止坐标系下，pi控制器不适用于交流控制，而在dq坐标系下，pi控制器的设计和控制更为简单和直观。因此，我们将控制过程从静止坐标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术，其特征在于，按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种多储能变流器并联的虚拟同步机控制策略技术，其特征在于，按如下步骤进行：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：邱海锋，陈思超，练德强，翁利国，谢兵，谭卓强，张阳辉，潘珲，卫炜，沈春强，徐铌，施凌震，王杰，赵军，来金辉，徐刚明，
申请(专利权)人：浙江中新电力工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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