一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法及系统与流程

1.本发明涉及多级并联储能系统均流控制技术领域，具体而言，涉及一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法及系统。


背景技术：

2.储能系统中通过虚拟同步机(virtual synchronous generator，vsg)控制策略实现了分布式储能变流器同步机化，使得储能系统逆变放电时，除了能为电网提供电能外，还能提供一定的惯性支撑。
3.为了提高储能系统的容量和可靠性，一般采用多台储能装置并联的储能系统，多个储能装置利用并联的方式实现储能系统的大容量供电和冗余供电，进而极大提高供电系统的可靠性。但在实际应用中，每台储能装置的输出电压幅值和相角不可能完全相等，同时输出线路阻抗也会存在一定差异，进而当多台储能装置进行并联工作时必然会产生环流，从而使得每台储能装置不能均分负载，并造成个别装置处于过载工作状态，容易造成并联系统的崩溃，因此，急需一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法及系统，通过在储能装置离网控制中加入并联控制抑制，达到抑制各台变流器间的环流，进而保证各台储能装置均分负载正常工作。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法及系统，满足多机并联储能系统的运行需求。
5.为了实现上述技术目的，本技术提供了一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法，储能系统由多台储能装置并联组成，包括以下步骤：
6.采集储能系统的三相电压以及交流侧同步相角；
7.通过对三相电压进行正序d-q变换，并依据交流侧同步相角获取储能系统在离网运行时的输出控制相角，控制储能系统启动；
8.基于获取的储能系统的有功功率和无功功率，根据储能系统输出的平均功率进行比较后，通过获取储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正，用于抑制储能系统的变流器之间的环流。
9.优选地，在对三相电压进行正序d-q变换的过程中，通过正序d-q变换，生成d轴电压分量与q轴电压分量，并根据d轴电压分量获取无功功率，以及根据q轴电压分量获取有功功率。
10.优选地，在获取输出控制相角的过程中，通过获取离网相位发生器的初始相角与交流侧同步相角相加，获取输出控制相角。
11.优选地，在控制储能系统启动的过程中，基于输出控制相角，通过控制q轴电压分量恒定为零，控制储能系统启动。
12.优选地，在控制储能系统启动后，通过获取与储能系统连接的负载的功率为平衡
情况，分别计算系统的负序输出阻抗和正序输出阻抗后，控制储能系统运行。
13.优选地，在控制储能系统运行的过程中，通过获取储能系统的输出电压与输出电流的负序分量，通过加入负序补偿函数，获取负序输出阻抗，同时通过获取输出电流的正序分量，根据逆变器输出端电压戴维南等效模型，获取正序输出阻抗；根据负序输出阻抗和正序输出阻抗，控制储能系统运行。
14.优选地，在控制储能系统启动后，通过获取与储能系统连接的负载的功率为不平衡情况，获取根据无功功率和有功功率，通过计算的储能系统输出的平均功率进行比较后，根据pi控制得到储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正。
15.本发明公开了一种用于储能系统多机并联运行的均流控制系统，包括：
16.数据采集模块，用于采集储能系统的三相电压以及交流侧同步相角；
17.启动模块，用于通过对三相电压进行正序d-q变换，并依据交流侧同步相角获取储能系统在离网运行时的输出控制相角，控制储能系统启动；
18.修正模块，用于基于获取的储能系统的有功功率和无功功率，根据储能系统输出的平均功率进行比较后，通过获取储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正，用于抑制储能系统的变流器之间的环流。
19.本发明公开了以下技术效果：
20.本发明通过抑制各台变流器间的环流，保证储能系统的稳定运行，并且通过判断负载的平衡性，克服了因为不平衡负载造成的系统运行不稳定等缺点，为多机并联储能系统的安全运行提供了技术支持。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明所述的方法流程图；
23.图2是本发明所述的多机并联变流器控制框图。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.如图1-2所示，本发明提供了一种用于多机并联运行的储能系统的均流控制方法，储能系统由多台储能装置并联组成，包括以下步骤：
26.采集储能系统的三相电压以及交流侧同步相角；
27.通过对三相电压进行正序d-q变换，并依据交流侧同步相角获取储能系统在离网运行时的输出控制相角，控制储能系统启动；
28.基于获取的储能系统的有功功率和无功功率，根据储能系统输出的平均功率进行比较后，通过获取储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正，用于抑制储能系统的变流器之间的环流。
29.在设计多机并联储能系统的启动时，必然存在各个装置的前后启动问题，因此，需要考虑内部电压的同步问题，否则容易产生较大的冲击电流，影响系统的稳定性。本发明主要是基于下垂控制的基本理论，通过在离网下获取网内频率保护上下限值作为频率给定限幅值，通过下垂控制，得到三相频率通过限幅后的调频给定值，并采用同步调频控制方法，调节各相输出频率。同步调频为开环调频，通过改变三角载波频率直接调节输出频率，并联运行相应速度较快。
30.进一步优选地，本发明在对三相电压进行正序d-q变换的过程中，本发明通过正序d-q变换，生成d轴电压分量与q轴电压分量，并根据d轴电压分量获取无功功率，以及根据q轴电压分量获取有功功率。
31.进一步优选地，本发明在获取输出控制相角的过程中，本发明通过获取离网相位发生器的初始相角与交流侧同步相角相加，获取输出控制相角。
32.进一步优选地，本发明在控制储能系统启动的过程中，基于输出控制相角，本发明通过控制q轴电压分量恒定为零，控制储能系统启动。
33.本发明在多机并联系统同步启动后，需要考虑负载是否存在不平衡情况，当负载不平衡时会引起输出电压不平衡，进而导致系统装置发热、震动、过欠压等问题，而对于抑制输出电压不平衡的问题，虽然现有技术中具有较多的技术设计，但是对于并联运行时的输出电压不平衡问题鲜有研究，本发明通过推导储能逆变器的正、负序输出阻抗特性，分析输出阻抗与环流及电压控制间的不均衡性，一方面通过引入负序补偿以减小输出阻抗，从而抑制输出电压不平衡，另一方面，通过引入虚拟阻抗来增强环流抑制能力，实现环流与电压的均衡控制，通过模拟试验，发现上述过程具有较高的稳定性。
34.当多机并联储能系统的负载为平衡情况时，则需要考虑并联系统的输出功率的均衡问题，通过引入平均功率均分的概念，计算输出有功、无功功率，与其平均功率的对应关系，通过pi控制得到功率外环的输出量，从而叠加在变流器输出电压指令上作为修正，用来抑制多级并联储能系统中的变流器之间的环流；本发明设计的功率均衡方案，通过matlab/simulink软件进行仿真分析后发现，在空载和带载运行下均能起到很好的抑制作用，进而实现了多台并联储能系统的均流运行，均流效果好，稳定性高，且具有较强的抗扰动性。
35.进一步优选地，本发明在控制储能系统启动后，本发明通过获取与储能系统连接的负载的功率为平衡情况，分别计算系统的负序输出阻抗和正序输出阻抗后，控制储能系统运行。
36.进一步优选地，本发明在控制储能系统运行的过程中，本发明通过获取储能系统的输出电压与输出电流的负序分量，通过加入负序补偿函数，获取负序输出阻抗，同时通过获取输出电流的正序分量，根据逆变器输出端电压戴维南等效模型，获取正序输出阻抗；根据负序输出阻抗和正序输出阻抗，控制储能系统运行。
37.进一步优选地，本发明在控制储能系统启动后，本发明通过获取与储能系统连接
的负载的功率为不平衡情况，获取根据无功功率和有功功率，通过计算的储能系统输出的平均功率进行比较后，根据pi控制得到储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正。
38.本发明公开了一种用于储能系统多机并联运行的均流控制系统，包括：
39.数据采集模块，用于采集储能系统的三相电压以及交流侧同步相角；
40.启动模块，用于通过对三相电压进行正序d-q变换，并依据交流侧同步相角获取储能系统在离网运行时的输出控制相角，控制储能系统启动；
41.修正模块，用于基于获取的储能系统的有功功率和无功功率，根据储能系统输出的平均功率进行比较后，通过获取储能系统的功率外环的输出量，对储能系统的输出电压进行修正，用于抑制储能系统的变流器之间的环流。
42.本发明还公开了一种计算程序和可移动存储设备，其中，本发明通过计算机程序实现均流控制方法的逻辑关系，进而形成可运行程序在均流控制系统中运行或其他智能终端进行运行，实现对于多机并联储能系统的智能化控制；可移动存储设备用于承载由均流控制方法形成的均流控制系统，或承载实现均流控制方法的计算机程序，并设置在具有多机并联储能系统的微网中，通过采集负载、储能系统、母线等数据，对多机并联储能系统进行智能化控制。
43.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。