算出第三PI控制器的輸入：QMf_Qe;
[0075] 74)、第三PI控制器在接收到上述第六比較器的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng) 的控制量IqMf2:
[0076]1_2=kp3(Qref_Qe)+ki3 / (Qref_Qe)dt;即為電流控制部分的輸入；
[0077]8)、第二控制器（7)電流控制部分的d軸分量控制按以下步驟執(zhí)行：
[0078]81)、計(jì)算出d軸電流參考值I&ef，公式如下：
[0079] Idref-Idrefl+Idref2?
[0080] 82)、通過第七比較器計(jì)算出第四個(gè)PI控制器的輸入：I&ef-Id;Id為三相電流d軸 分量，由ia、ib和i。經(jīng)坐標(biāo)變換輸出；
[0081] 83)、第四PI控制器在接收到上述第七個(gè)比較器的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相 應(yīng)得控制量Udref:udref=kp4(Idref-Id)+ki4 /(Idref-Id)dt;
[0082]9)、第二控制器電流控制部分的q軸分量控制按以下步驟執(zhí)行：
[0083]91)、計(jì)算出q軸電流參考值Iq,ef，公式如下：
[0084]Iqref=Iqrefl+Iqref2；
[0085] 92)、通過第八比較器計(jì)算出第五PI控制器的輸入：IqMf-Iq;Iq為三相電流q軸分 量，由ia、ib和i。經(jīng)坐標(biāo)變換輸出；
[0086] 93)、第五PI控制器在接收到上述第八比較器的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng) 得控制量 :U_ =kp5 (Iqref-Ij+ki5(I郵-]^)dt;
[0087]10)、第二控制器輸出量：
[0088] 101)、將所獲得的Udrrf和Uqrrf經(jīng)逆坐標(biāo)變換模塊變換，得到Uaref、Ubrrf和U三個(gè)
調(diào)制波，將這三個(gè)量作為控制信號(hào)與載波比較，獲得DC/AC變換器（3)的控制信號(hào)，公式如 下：
[0089]
[0090] 本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
[0091] 本發(fā)明系統(tǒng)中，和電網(wǎng)側(cè)連接的DC/AC逆變器采用虛擬同步逆變技術(shù)的控制方 法，給電網(wǎng)必要的頻率支撐和電壓支撐，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其特點(diǎn)如下：
[0092] 1、由于電力電子系統(tǒng)交流接口的外特性等效為同步發(fā)電機(jī)特性，使得蓄電池充放 電接口設(shè)備可以參與電網(wǎng)交互，給電網(wǎng)電壓和頻率提供必要的支撐，可提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。
[0093] 2.采用具有大功率傳輸能力的、寬輸出電壓范圍的DC/DC變換器，可提高系統(tǒng)的 響應(yīng)速度和控制精度。
【附圖說明】
[0094] 圖1是本發(fā)明基于虛擬同步逆變技術(shù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體框圖。
[0095] 圖2是虛擬同步逆變控制整體控制框圖。
[0096] 圖3是機(jī)械部分控制框圖。
[0097] 圖4是勵(lì)磁系統(tǒng)控制器框圖。
[0098] 圖5是第一控制器控制框圖。
[0099] 圖6是第二控制器功率控制框圖。
[0100] 圖7是第二控制器電流控制框圖。
[0101] 圖8是角度轉(zhuǎn)換模塊
[0102] 圖9是系統(tǒng)控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0103] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，氮不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0104] 請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明基于虛擬同步逆變技術(shù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖，包含電池1、 DC/DC變換器2、DC/AC變換器3、變壓器4、交流電網(wǎng)5、第一控制器6和第二控制器7,以下 詳細(xì)介紹各個(gè)組成部分：
[0105] 所述的電池1是為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供能量存儲(chǔ)和能量輸出的設(shè)備；
[0106] DC/DC變換器2是大功率、寬輸出電壓范圍的變換器；
[0107] DC/AC變換器3采用虛擬同步逆變技術(shù)的控制方法和傳統(tǒng)功率控制相結(jié)合的綜合 控制算法，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)側(cè)看將整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)等效為一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)的目的，自適應(yīng)地響應(yīng)電 網(wǎng)的電壓和頻率擾動(dòng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的慣性特性和阻尼特性。
[0108] 第一控制器6負(fù)責(zé)DC/DC變換器2的采樣、處理、計(jì)算及控制等；
[0109] 第二控制器7負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采樣、處理、計(jì)算及控制等，對(duì)網(wǎng)側(cè)的DC/AC變換器3進(jìn)行 控制。
[0110] 所述的電池1與DC/DC變換器2的輸入端相連，所述的DC/DC變換器2的輸出端 與所述的DC/AC變換器3的輸入端相連，該DC/AC變換器3的輸出端和所述的變壓器4的 低壓輸入端相連，所述的變壓器4的高壓輸出端與交流電網(wǎng)5相連；
[0111] 所述的第一控制器6的輸出端與所述的DC/DC變換器2的控制端相連，第一控制 器6的輸入端與DC/DC變換器2的輸出端相連，，所述的第二控制器7的輸出端與DC/AC變 換器3的控制端相連，第二控制器7的輸入端與所述的DC/AC變換器3的輸出端相連。
[0112] 圖2為第一控制器6的控制框圖，所述的第一控制器6包括第一比較器和第一PI 控制器，該第一比較器的輸出端接第一PI控制器的輸入端。
[0113] 所述的第二控制器7包括虛擬同步逆變控制、功率控制、電流控制、電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 模塊、電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊和逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊六部分，所述的虛擬同步逆變控制部分包括機(jī) 械部分、勵(lì)磁系統(tǒng)、角度轉(zhuǎn)換模塊和電氣部分；
[0114] 所述的機(jī)械部分輸出端分別接所述的角度轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和所述的逆坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換模塊的輸入端，所述的角度轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接所述的電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端 和電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述的電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接所述的電氣部分的輸 入端，所述的勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出端接所述的電氣部分的輸入端，所述的電氣部分的輸出端接 所述電流控制的輸入端，所述的功率控制的輸出端接所述的電流控制的輸入端，所述的電 流控制的輸出端接所述的逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；
[0115] 所述的機(jī)械部分包括依次連接的第二比較器、第三比較器、虛擬轉(zhuǎn)子慣性環(huán)節(jié)、第 一加法器和第一積分器，所述的虛擬轉(zhuǎn)子慣性環(huán)節(jié)的輸出端經(jīng)調(diào)差反饋環(huán)節(jié)接所述的第二 比較器的第二輸入端；
[0116] 所述的勵(lì)磁系統(tǒng)包括第四比較器、虛擬勵(lì)磁器和第一補(bǔ)償器，所述的虛擬勵(lì)磁器 的輸出端經(jīng)所述的第一補(bǔ)償器接第四比較器的第二輸入端；
[0117] 所述的功率控制部分包括第五比較器和第二PI控制器、第六比較器和第三PI控 制器；
[0118] 所述的電流控制部分包括d軸分量控制和q軸分量控制，所述的d軸分量控制包 括第二加法器、第七比較器和第四PI控制器，所述的q軸分量控制包括第三加法器、第八比 較器和第五PI控制器。
[0119] 圖3是虛擬同步逆變控制整體控制框圖，圖4是機(jī)械部分控制框圖，圖5為虛擬同 步逆變控制方法的勵(lì)磁控制系統(tǒng)，圖6為第二控制器7的功率控制框圖，圖7為第二控制器 的電流控制框圖，圖8為角度轉(zhuǎn)換模塊示意圖，圖9為本發(fā)明系統(tǒng)的整體控制流程圖。圖4、 圖5、圖6和圖7都包含在圖3中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于虛擬同步逆變控制的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包含電池（I)、DC/DC變換器 (2)、DC/AC變換器（3)、變壓器（4)、交流電網(wǎng)（5)、第一控制器（6)和第二控制器（7): 所述的電池（1)與DC/DC變換器（2)的輸入端相連，所述的DC/DC變換器（2)的輸出 端與所述的DC/AC變換器（3)的輸入端相連，該DC/AC變換器（3)的輸出端和所述的變壓 器⑷的低壓輸入端相連，所述的變壓器⑷的高壓輸出端與交流電網(wǎng)（5)相連； 所述的第一控制器（6)的輸出端與所述的DC/DC變換器（2)的控制端相連，第一控制 器（6)的輸入端與DC/DC變換器（2)的輸出端相連，，所述的第二控制器（7)的輸出端與 DC/AC變換器（3)的控制端相連，第二控制器（7)的輸入端與所述的DC/AC變換器（3)的輸 出端相連； 所述的第一控制器（6)包括第一比較器和第一PI控制器，該第一比較器的輸出端接第 一PI控制器的輸入端； 所述的第二控制器（7)包括虛擬同步逆變控制、功率控制、電流控制、電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模 塊、電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊和逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊六部分，所述的虛擬同步逆變控制部分包括機(jī)械 部分、勵(lì)磁系統(tǒng)、角度轉(zhuǎn)換模塊和電氣部分； 所述的機(jī)械部分輸出端分別接所述的角度轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和所述的逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模 塊的輸入端，所述的角度轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接所述的電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和電 流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述的電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接所述的電氣部分的輸入 端，所述的勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出端接所述的電氣部分的輸入端，所述的電氣部分的輸出端接所 述電流控制的輸入端，所述的功率控制的輸出端接所述的電流控制的輸入端，所述的電流 控制的輸出端接所述的逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端； 所述的機(jī)械部分包括依次連接的第二比較器、第三比較器、虛擬轉(zhuǎn)子慣性環(huán)節(jié)、第一加 法器和第一積分器，所述的虛擬轉(zhuǎn)子慣性環(huán)節(jié)的輸出端經(jīng)調(diào)差反饋環(huán)節(jié)接所述的第二比較 器的第二輸入端； 所述的勵(lì)磁系統(tǒng)包括第四比較器、虛擬勵(lì)磁器和第一補(bǔ)償器，所述的虛擬勵(lì)磁器的輸 出端經(jīng)所述的第一補(bǔ)償器接第四比較器的第二輸入端； 所述的功率控制部分包括第五比較器和第二PI控制器、第六比較器和第三PI控制 器； 所述的電流控制部分包括d軸分量控制和q軸分量控制，所述的d軸分量控制包括第 二加法器、第七比較器和第四PI控制器，所述的q軸分量控制包括第三加法器、第八比較器 和第五PI控制器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬同步逆變控制的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的第 一控制器（6)和第二控制器（7)為數(shù)字信號(hào)處理器、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬同步逆變控制的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的DC/ DC變換器（2)是大功率、寬輸出電壓范圍的直流變換器。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬同步逆變控制的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的DC/ AC變換器（3)是采用虛擬同步逆變控制和傳統(tǒng)功率控制相結(jié)合的綜合控制算法的直流變 交流的變換器，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)側(cè)看將整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)等效為一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)的目的，自適應(yīng)地響 應(yīng)電網(wǎng)的電壓和頻率擾動(dòng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的慣性特性和阻尼特性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于虛擬同步逆變技術(shù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包含電池、DC/DC變換器、DC/AC變換器、變壓器、交流電網(wǎng)、第一控制器和第二控制器。本發(fā)明采用虛擬同步電機(jī)控制技術(shù)，使帶電力電子系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置的交流接口的外特性可以等效為同步電機(jī)特性，從而提高電力電子儲(chǔ)能系統(tǒng)的慣性和阻尼特性，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【IPC分類】H02J3/40
【公開號(hào)】CN104935015
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510362686
【發(fā)明人】計(jì)長(zhǎng)安, 李偉, 杭麗君, 羅亞橋, 馮琳, 洪偉, 李國杰, 徐斌, 朱明琳, 謝毓廣
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院, 上海交通大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月23日