CN111799836A - 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法 - Google Patents

一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111799836A
CN111799836A CN202010439280.1A CN202010439280A CN111799836A CN 111799836 A CN111799836 A CN 111799836A CN 202010439280 A CN202010439280 A CN 202010439280A CN 111799836 A CN111799836 A CN 111799836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
module
energy storage
virtual synchronous
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010439280.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111799836B (zh
Inventor
陈哲
林厚飞
廖鸿图
黄益宏
章雷其
施亦治
林启待
项斌
姜于
杨忠伟
詹小海
丁勇
郭勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pingyang Changtai Electric Power Industrial Co ltd
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
NR Electric Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Pingyang Changtai Electric Power Industrial Co ltd
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
NR Electric Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pingyang Changtai Electric Power Industrial Co ltd, Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd, NR Electric Co Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd, Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd filed Critical Pingyang Changtai Electric Power Industrial Co ltd
Priority to CN202010439280.1A priority Critical patent/CN111799836B/zh
Publication of CN111799836A publication Critical patent/CN111799836A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111799836B publication Critical patent/CN111799836B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14—Energy storage units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/124—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法。模块化储能变流器与电网断开处于离网黑启动状态下，上层控制器同时下发功率模块并网继电器合命令，并通过的自动择主策略产生主模块虚拟同步机，其余为从虚拟同步机，控制主模块虚拟同步机软启动建立负载电压，继而从模块虚拟同步机脉冲解锁与主虚拟同步机并联运行，使得模块化储能变流器各模块快速接入电网和负载，解决了传统技术方案中工作模式单一，在离网运行时多模块启动较慢且并入系统造成电气冲击的问题，保持良好的电能质量。

Description

一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法。
背景技术
双向储能DCAC变流器作为储能系统中储能元件与交流电网的接口，在整个储能系统中发挥着重要的作用。在大功率和高可靠性的应用场合，储能变流器多采用变流器多模块冗余并联及热插拔技术。并机及热插拔控制需解决的关键问题是根据变流器采用的并联方式及其均流策略，在变流器模块投入和退出过程中，采用合理有效的控制措施来避免强烈的冲击电流和电气暂态过程，实现模块平滑的投入和退出，保持良好的电能质量。传统的并网型逆变器控制策略响应快、无转动惯量无法参与电网调节、不利于配电网和微网的安全稳定运行，虚拟同步机技术通过模拟同步发电机的外特性从而使变流器具备支撑电网的功能，但是目前传统的虚拟同步机在实际应用中工作模式都比较单一，与其储能单元运行状态无法实时匹配且在多模块情况下，难以调节各个模块虚拟同步机的上电时序使其快速接入电网和负载。
因此，传统的技术方案中存在工作模式都比较单一，与其储能单元运行状态无法实时匹配且在多模块情况下，难以调节各个模块虚拟同步机的上电时序使其快速接入电网和负载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，能够有效解决工作模式单一，在有多个模块虚拟同步机情况下，在离网运行时多模块启动较慢且并入系统造成电气冲击的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，包括以下步骤：
步骤一、上层控制器采集所述电网电压及PCC并网开关位置，判断PCC并网开关位置及所述电网电压是否符合预设的并网条件；
步骤二、若PCC并网开关位置在合位且所述电网电压符合预设的并网条件，获取各个所述储能单元的状态信息及各个模块虚拟同步机的状态信息；
步骤三、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，根据各个所述储能单元的状态信息设定各个所述模块虚拟同步机的功率指令并且解锁PWM脉冲，控制所述模块虚拟同步机功率指令斜率，使其并网电流按照一定斜率渐进至稳态电流值；
步骤四、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压为零，在多个所述模块虚拟同步机中根据预设规则选取一个为主模块，其余为从模块；
步骤五、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制所述主模块虚拟同步机先解锁脉冲离网运行，控制所述主模块虚拟同步机的电压指令斜率，使其输出电压按照一定斜率渐进至稳态电压值，控制其余从模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流；
步骤六、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压符合预设的并网条件，上层控制器依次给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制其余模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流。
优选的，所述模块虚拟同步机采用数字惯性环节模拟同步发电机转子特性，其表达式为：
Figure BDA0002503478300000031
其中，(1-kc)是惯性时间常数，z为采样拉氏变换算子。
优选的，在PCC并网开关合位状态下，有功频率控制采用比例积分控制；在PCC并网开关分位状态下，采用比例控制。
优选的，模块化储能变流器中的上层控制器为单一控制装置，模块化储能系统中的主模块虚拟同步机通过自动择主策略随机产生，若原主模块因故障退出工作，自动择主策略会在剩下的从模块中立即选出新的主模块，代替原主模块继续控制整个系统的运行。
与现有技术相比，本发明的优点是：在本发明设计的模块化储能变流器并及热插拔控制方法下，变流器模块组合方式灵活，变流器直流侧可并联或独立工作，变流器可并网或离网运行，在与电网断开处于离网黑启动状态下，上层控制器同时下发功率模块并网继电器合命令，并通过的自动择主策略产生主模块虚拟同步机，其余为从虚拟同步机，控制主模块虚拟同步机软启动建立负载电压，继而从模块虚拟同步机脉冲解锁与主虚拟同步机并联运行，使得模块化储能变流器各模块快速接入电网和负载，工作模式多样化，解决了传统技术方案中工作模式单一，在有多个模块虚拟同步机情况下，在离网运行时多模块启动较慢且并入系统造成电气冲击的问题，保持良好的电能质量。
附图说明
图1为模块化储能变流器系统结构示意图；
图2为模块化储能变流器并机及热插拔输出控制方法的流程图；
图3为变流器多模块连接示意图；
图4为模块化储能变流器单模块电路图；
图5为有功频率(均流)控制框图；
图6是无功电压(均压)控制框图。
图7是自主择主流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参阅图1为本发明一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法的实施例，本发明第一实施例提供的模块化储能变流器结构示意图，为了编译说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
本发明的第一实施例提供了模块化储能变流器系统包含多个储能单元，以及多个储能单元一一对应连接的多个模块虚拟同步机，以及分别与多个模块虚拟同步机和电网相连的PCC并网开关，以及与各个储能单元和各个模块虚拟同步机及PCC并网开关连接的上层控制器。在本实施例中，多个储能单元可以为任意数量的储能单元，多个模块虚拟同步机可以为任意数量的模块虚拟同步机，模块虚拟同步机蓄电池侧可并联或独立使用，具体连接方式如图3所示。
如图2，本发明的第二实施例提供了一种模块化储能变流器输出控制方法，包括：
步骤一、上层控制器采集所述电网电压及PCC并网开关位置，判断PCC并网开关位置及所述电网电压是否符合预设的并网条件。
步骤二、若PCC并网开关位置在合位且所述电网电压符合预设的并网条件，获取各个所述储能单元的状态信息及各个模块虚拟同步机的状态信息。
步骤三、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，根据各个所述储能单元的状态信息设定各个所述模块虚拟同步机的功率指令并且解锁PWM脉冲，控制所述模块虚拟同步机功率指令斜率，使其并网电流按照一定斜率渐进至稳态电流值；
步骤四、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压为零，在多个所述模块虚拟同步机中根据预设规则选取一个为主模块，其余为从模块。
步骤五、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制所述主模块虚拟同步机先解锁脉冲离网运行，控制所述主模块虚拟同步机的电压指令斜率，使其输出电压按照一定斜率渐进至稳态电压值，控制其余从模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流。
步骤六、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压符合预设的并网条件，上层控制器依次给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制其余模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流。
如图4所示模块化储能变流器模块的拓扑，其中热插拔端子为蓄电池与交流母线接口。整个模块由热插拔端子、直流侧EMI滤波器、直流接触器、蓄电池侧解耦电容、三相I型三电平逆变桥、三相交流逆变侧电感、三相交流滤波电容、并网继电器、三相交流网侧电感、交流侧EMI滤波器、熔丝、交直流预充回路构成。
本实施例中的模块化储能变流器模块虚拟同步机输出控制方法，储能变流器正常并网或离网工作时，采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略。图1展示了储能变流器多模块并联控制框图，控制系统分为2层，第一层为SG控制器，包括控制器接口以及采用SG的机电暂态模型来模拟同步发电机的机械惯量和电气特性，得到相角以及端口电压给定值；第二层为内环控制器，通常为电压电流控制环，用来跟踪SG控制器的给定值，确保电路满足定子电压方程。
图5为本发明采用的VSG的有功-频率控制环，其特点是通过在控制模拟同步发电机的转子运动方程来模拟同步发电机的一次调压、一次调频、惯性等特性。采用数字惯性环节模拟转子特性，在保留转子惯性实现一次调频的同时，消除了纯积分模拟的惯性环节导致的输出角速度易饱和特性。本发明转子运动方程模拟采用的数字惯性环节的表达式为：
Figure BDA0002503478300000071
其中，(1-kc)是惯性时间常数，z为采样拉氏变换算子。
通过选择开关切换在并网/离网不同状态下的控制模式，在并网状态下，有功频率控制为PI控制，实现有功功率的无差控制。在离网状态下，有功频率控制变为均流控制，为P控制，上层控制器通过均流环通过调节各模块有功的给定Pref实现各模块的均流。
蓄电池变流器与超级电容储能变流器无功电压控制策略如图6所示。Qref和Qo为变流器无功功率参考值和实际输出无功功率。uref和ud *是变流器电压幅值参考值和控制器实际输出电压。Km和Kn的为控制参数。在并网状态下其控制目标是与主电网进行交换的有功功率和无功功率；在孤岛状态下，储能变流器的控制目标是为提供电压和频率支撑，变流器的输出功率由负载决定。因此，在离网状态下将Kn设为0。
当上层控制器正常时，不同模块间仅通过数据总线相连，每个模块都有自己的VSG控制环路。变流器并网运行时，其有功频率控制环及无功电压控制环可以精确控制各模块输出有功功率和无功功率；离网运行时，总输出有功无功由负载决定,各模块化储能变流器间的均压/均流控制通过数字通信实现，模块化储能变流器的各模块通过数字通信总线将自身有功/无功输出信号通过通信总线发送至上层控制器，各模块将从上层控制器接收到基准修正信号分别作为自身电压/角速度的基准，实现模块化储能变流器各模块间电压、电流的均衡。
当模块化储能变流器中的上层控制器故障退出工作时，模块化储能系统中的主模块通过自动择主策略随机产生，若原主模块因故障退出工作，自动择主策略会在剩下的从模块中立即选出新的主模块，代替原主模块继续控制整个系统的运行。
图7为模块化储能变流器多模块组合运行时的自主择主流程图。系统正常运行时，上层控制器通过通信总线从系统中所有功率模块发送控制命令。功率模块在正常运行时，会不断检测能否正常收到上层控制器的控制命令。一旦上层控制器或通讯线路故障，系统中的功率模块将会检测到自身控制命令接收超时，从而触发自动择主。自动择主触发后，则会在剩余的功率模块中产生一台新的主机，代替原上层控制器继续控制整个系统的正常运行，其他功率模块将会执行该主模块的功率指令调整自己的输出电压和输出电流，从而保证整个系统的可靠性。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、上层控制器采集所述电网电压及PCC并网开关位置，判断PCC并网开关位置及所述电网电压是否符合预设的并网条件；
步骤二、若PCC并网开关位置在合位且所述电网电压符合预设的并网条件，获取各个所述储能单元的状态信息及各个模块虚拟同步机的状态信息；
步骤三、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，根据各个所述储能单元的状态信息设定各个所述模块虚拟同步机的功率指令并且解锁PWM脉冲，控制所述模块虚拟同步机功率指令斜率，使其并网电流按照一定斜率渐进至稳态电流值；
步骤四、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压为零，在多个所述模块虚拟同步机中根据预设规则选取一个为主模块，其余为从模块；
步骤五、上层控制器同时给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制所述主模块虚拟同步机先解锁脉冲离网运行，控制所述主模块虚拟同步机的电压指令斜率，使其输出电压按照一定斜率渐进至稳态电压值，控制其余从模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流；
步骤六、若PCC并网开关位置为分位且所述并网电压符合预设的并网条件，上层控制器依次给出各个所述功率模块K2交流继电器的闭合信号，在确定接触器闭合后，控制其余模块虚拟同步机解锁脉冲开机，通过上层控制器调节各模块有功的给定Pref实现各DCAC模块的均流。
2.如权利要求1所述的一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，其特征在于：所述模块虚拟同步机采用数字惯性环节模拟同步发电机转子特性，其表达式为：
Figure FDA0002503478290000021
其中，(1-kc)是惯性时间常数，z为采样拉氏变换算子。
3.如权利要求1所述的一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，其特征在于：在PCC并网开关合位状态下，有功频率控制采用比例积分控制；在PCC并网开关分位状态下，采用比例控制。
4.如权利要求1所述的一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法，其特征在于：模块化储能变流器中的上层控制器为单一控制装置，模块化储能系统中的主模块虚拟同步机通过自动择主策略随机产生，若原主模块因故障退出工作，自动择主策略会在剩下的从模块中立即选出新的主模块，代替原主模块继续控制整个系统的运行。
CN202010439280.1A 2020-05-22 2020-05-22 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法 Active CN111799836B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439280.1A CN111799836B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439280.1A CN111799836B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111799836A true CN111799836A (zh) 2020-10-20
CN111799836B CN111799836B (zh) 2022-07-08

Family

ID=72805850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010439280.1A Active CN111799836B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111799836B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113178893A (zh) * 2021-05-26 2021-07-27 华北电力大学 基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统
CN113285447A (zh) * 2021-05-21 2021-08-20 上海电力大学 一种风储黑启动长线路参数变化谐振分析方法
DE102021204721A1 (de) 2021-05-10 2022-11-10 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung und Wechselrichter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150102766A (ko) * 2013-10-08 2015-09-08 삼성전기주식회사 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법
CN105932720A (zh) * 2016-03-23 2016-09-07 国家电网公司 一种高压大容量储能虚拟同步机系统
CN108063458A (zh) * 2018-01-24 2018-05-22 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 一种微电网即插即用装置
CN108923462A (zh) * 2018-07-12 2018-11-30 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 光伏发电系统虚拟同步机控制方法、装置、变流器及系统
CN109066775A (zh) * 2018-08-06 2018-12-21 安徽天能清洁能源科技有限公司 一种并网型微电网协调控制系统及其方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150102766A (ko) * 2013-10-08 2015-09-08 삼성전기주식회사 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법
CN105932720A (zh) * 2016-03-23 2016-09-07 国家电网公司 一种高压大容量储能虚拟同步机系统
CN108063458A (zh) * 2018-01-24 2018-05-22 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 一种微电网即插即用装置
CN108923462A (zh) * 2018-07-12 2018-11-30 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 光伏发电系统虚拟同步机控制方法、装置、变流器及系统
CN109066775A (zh) * 2018-08-06 2018-12-21 安徽天能清洁能源科技有限公司 一种并网型微电网协调控制系统及其方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAQI WU: "Pre-synchronization_method_for_grid-connection_of_virtual_synchronous_generators_based_micro-grids", 《2017 19TH EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS (EPE`17 ECCE EUROPE)》 *
MEIQIN MAO: "Decentralized_coordination_power_control_for_islanding_microgrid_based_on_PV_BES-VSG", 《CPSS TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS》 *
李清: "虚拟同步发电机及其在混合微电网中的应用", 《电力电子技术》 *
郭勇: "基于虚拟同步发电机的微网控制策略研究", 《电力电子技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021204721A1 (de) 2021-05-10 2022-11-10 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zum Aufbau einer Netzspannung und Wechselrichter
WO2022238438A1 (de) * 2021-05-10 2022-11-17 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zum aufbau einer netzspannung und wechselrichter
CN113285447A (zh) * 2021-05-21 2021-08-20 上海电力大学 一种风储黑启动长线路参数变化谐振分析方法
CN113178893A (zh) * 2021-05-26 2021-07-27 华北电力大学 基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统
CN113178893B (zh) * 2021-05-26 2022-11-29 华北电力大学 基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111799836B (zh) 2022-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111799836B (zh) 一种模块化储能变流器并机及热插拔控制方法
Khazaei et al. Review of HVDC control in weak AC grids
CN109193746B (zh) 一种基于直流配电中心的虚拟同步发电机无缝切换方法
CN102629778B (zh) 多制式模块化eps应急电源
CN111478370A (zh) 一种基于低压电源车不停机的多机并机并网方法及系统
CN109638897A (zh) 一种适用于交直流混合配电网的协同控制方法
CN105830303A (zh) 风力发电站的无功功率回路的重新配置
CN203481919U (zh) 一种具有并网/孤网自动无缝切换功能的微电网实验平台
CN103595052B (zh) 微电网并网向孤岛状态切换时的稳定控制方法
WO2023093172A1 (zh) 直流组网船舶混动实验室的能量控制系统及其控制方法
EP3012941A1 (en) System and method for parallel power supply control for auxiliary converters of motor train unit in presence of interconnecting lines
Su et al. Modeling, control and testing of a voltage-source-inverter-based microgrid
Piwko et al. Variable frequency transformer-a new alternative for asynchronous power transfer
CN112072697B (zh) 一种模块化直流微电网结构重构方式及运行控制方法
Zhang et al. A master slave peer to peer integration microgrid control strategy based on communication
CN218482665U (zh) 一种用于大容量储能系统的冗余协调控制装置
Li et al. A converter-based battery energy storage system emulator for the controller testing of a microgrid with dynamic boundaries and multiple source locations
Rahman et al. A multi-purpose interlinking converter control for multiple hybrid AC/DC microgrid operations
Moreira et al. Microgrids operation and control under emergency conditions
Mc Nabb et al. Transient and dynamic modeling of the new langlois VFT asynchronous tie and validation with commissioning tests
Wang et al. Design of a microgrid transition controller I: For smooth transition operation under normal conditions
Higginson et al. Microgrid seamless transitions between grid-tied and islanded operation: A case study
JP2021526786A (ja) エネルギー貯蔵ユニット分離式変流器およびその応用システム、制御方法
CN115912519A (zh) 基于固态变压器的交直流混合配电系统功率协调控制方法
CN111697898A (zh) 一种模块化储能变流器并联控制方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant