一種離網型微電網黑啟動方法技術

本發明專利技術提供一種離網型微電網黑啟動方法，根據系統的實時狀態，控制儲能自同步電壓源換流器運行于不同模式，通過多臺儲能自同步電壓源換流器在不同運行模式之間的平滑切換，實現離網型微電網的黑啟動，提高多臺儲能自同步電壓源換流器組網供電的可靠性。該控制方法可以實現多臺儲能自同步電壓源換流器組網的微電網的黑啟動，保證系統的安全、穩定運行。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電網的運行與控制，具體涉及一種基于多臺儲能自同步電壓源換流 器共同組網的離網型微電網黑啟動方法。
技術介紹
微電網是由分布式電源、儲能單元、負荷以及控制保護裝置組成的集合，是一個能 夠自我控制、保護和管理的自治系統。根據微電網與大電網的連接關系，微電網分為聯網型 微電網和離網型微電網，對于聯網型微電網的黑啟動過程，由于存在大電網的電壓和頻率 支撐，微電網各分布式電源、儲能單元及負荷可直接并網運行，進而完成聯網型微電網的黑 啟動；對于離網型微電網的黑啟動過程，由于其不存在系統的電壓和頻率支撐，即不存在基 準信號，需要微電網內部的分布式電源通過靈活控制、協調運行進而實現整個獨立型微電 網的黑啟動。因此，離網型微電網的黑啟動是實現微電網靈活可靠運行的關鍵技術。微電網運行于獨立模式時，要求系統內部有一個電源為系統提供參考電壓和頻率 信號，充當微電網的參考電源，此電源即為微電網的組網單元。目前，國內外能夠實現獨立 型微電網黑啟動的技術分以下幾種(I)以柴油發電機或燃氣輪機等常規電源作為組網單元；以常規電源作為主網單 元，微電網黑啟動時首先啟動常規電源，建立系統的電壓和頻率基準值，然后實現其他分布 式電源并網運行，此類組網方式對化石燃料資源的依賴程度大，容易造成環境污染，而且獨 立運行時為保持微電網的穩定運行，風電和光伏等間歇性新能源所占的比例不能太大或必 須停運，影響了微電網節能環保的作用。(2)以單臺儲能單元作為組網單元；目前儲能換流器獨立運行控制技術較成熟，某 些小容量微電網采用單臺儲能換流器作為系統的主網單元，微電網黑啟動時首先儲能單元 以V-F模式運行，其他分布式電源則以該電壓和頻率為基準依次并網運行。雖然儲能換流 器運行靈活、響應快，但目前采用該技術的微電網規模只能做到數百千瓦。(3)多臺Droop儲能換流器作為組網單元；目前針對大容量離網型微電網的容量 需求，提出了多臺DlOOP儲能換流器共同組網的組網模式。換流器的DlOOP控制分為電流 源型Droop控制、電壓源型Droop控制兩種。采用電流源型Droop控制的換流器較易在PQ 控制模式和Droop控制模式之間切換，但是由于頻率提取精度的限制，采用電流源型Droop 控制的換流器控制精度較差，容易導致換流器的功率輸出與系統實際需求偏差較大，系統 運行無法達到預期的穩定狀態。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供一種基于多臺儲能自同步電壓源換 流器共同組網的離網型微電網黑啟動方法，根據系統的實時狀態，控制儲能自同步電壓源 換流器運行于不同模式，通過多臺儲能自同步電壓源換流器在不同運行模式之間的平滑切 換，實現離網型微電網的黑啟動，提高多臺儲能自同步電壓源換流器組網供電的可靠性。該控制方法可以實現多臺儲能自同步電壓源換流器組網的微電網的黑啟動，保證系統的安 全、穩定運行。為了實現上述專利技術目的，本專利技術采取如下技術方案提供，所述方法包括以下步驟步驟1 :啟動第一臺儲能自同步電壓源換流器V-F模式，并由V-F模式切換到 Droop模式；步驟2 :啟動第二臺儲能自同步電壓源換流器電壓源自同步模式，并由電壓源自 同步模式切換到Droop模式；步驟3 :重復執行步驟2，以使后續的儲能自同步電壓源換流器接入系統運行，實 現離網型微電網黑啟動。所述步驟1包括以下步驟步驟1-1 :啟動第一臺儲能自同步電壓源換流器V-F模式；第一臺儲能自同步電壓 源換流器V-F模式下，輸入為電壓和頻率參考值，采用電壓外環模式和電流內環模式控制；所述電壓外環模式控制過程如下采用電壓矢量d軸定向控制，根據(a，b，c)三相靜止坐標系到(d，q) 二相同步旋 轉坐標系的變換公式，令0 =0，可得=權利要求1.，其特征在于所述方法包括以下步驟 步驟1:啟動第一臺儲能自同步電壓源換流器V-F模式，并由V-F模式切換到DiOOP模式； 步驟2 :啟動第二臺儲能自同步電壓源換流器電壓源自同步模式，并由電壓源自同步模式切換到Droop模式； 步驟3 :重復執行步驟2，以使后續的儲能自同步電壓源換流器接入系統運行，實現離網型微電網黑啟動。2.根據權利要求1所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述步驟I包括以下步驟 步驟1-1 :啟動第一臺儲能自同步電壓源換流器V-F模式；第一臺儲能自同步電壓源換流器V-F模式下，輸入為電壓和頻率參考值，采用電壓外環模式和電流內環模式控制； 步驟1-2 :第一臺儲能自同步電壓源換流器由V-F模式切換到Droop模式；儲能自同步電壓源換流器根據自身實時的有功功率和無功功率自動調節自身的V和F參考值，通過控制V和F信號來源切換實現由V-F工作模式向Droop工作模式的平滑切換。3.根據權利要求2所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述電壓外環模式控制過程如下 采用電壓矢量d軸定向控制,根據(a, b, c)三相靜止坐標系到(d, q) 二相同步旋轉坐標系的變換公式，令Θ =0，可得4.根據權利要求2所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述電流內環模式控制過程如下 電流內環采用d-q解耦控制，電流內環引進網側電壓前饋控制和無靜差PI控制，電流內環控制模式為5.根據權利要求2所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述步驟1-2中，實時采集自同步電壓源換流器輸出的三相電壓和電流，根據瞬時功率理論，計算換流器輸出的瞬時有功功率P和瞬時無功功率Q，采用Droop模式控制，計算換流器輸出電壓相量的參考頻率f^f和參考幅值Vreif 6.根據權利要求1所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述步驟2包括以下步驟 步驟2-1 :啟動第二臺儲能自同步電壓源換流器電壓源自同步模式；第二臺儲能自同步電壓源換流器根據第一臺儲能自同步電壓源換流器輸出的電壓幅值、頻率和相位，通過電壓矢量頻率同期調節、電壓矢量相位同期調節和電壓矢量幅值同期調節，實現第二臺儲能換流器以電壓源模式與第一臺儲能自同步電壓源換流器實現自同步； 步驟2-2 :第二臺儲能自同步電壓源換流器由電壓源自同步模式切換到Droop模式；儲能自同步電壓源換流器通過控制V和F信號來源切換實現換流器由電壓源自同步模式到Droop工作模式平滑切換。7.根據權利要求6所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述電壓矢量頻率同期調節中，儲能自同步電壓源換流器通過電網鎖相環輸出信號控制第二臺儲能自同步電壓源換流器調制頻率，進而完成電壓源自同步模式的電壓矢量頻率同期調節。8.根據權利要求6所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述電壓矢量相位同期調節中，通過電網電壓相位與微第二臺儲能自同步電壓源換流器輸出電壓相位比較調節，獲取第二臺儲能自同步電壓源換流器的調制相角，表示為0= ^ + (^+~)(0e-0 ) (7)9.根據權利要求6所述的離網型微電網黑啟動方法，其特征在于所述電壓矢量幅值同期調節中，通過電網電壓幅值與第二臺儲能自同步電壓源輸出電壓幅值比較調節，獲取第二臺儲能自同步電壓源換流器V-F運行模式下的電壓外環參考值 Kef = (Kp + (ed - ud) (8)全文摘要本專利技術提供，根據系統的實時狀態，控制儲能自同步電壓源換流器運行于不同模式，通過多臺儲能自同步電壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種離網型微電網黑啟動方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：步驟1：啟動第一臺儲能自同步電壓源換流器V?F模式，并由V?F模式切換到Droop模式；步驟2：啟動第二臺儲能自同步電壓源換流器電壓源自同步模式，并由電壓源自同步模式切換到Droop模式；步驟3：重復執行步驟2，以使后續的儲能自同步電壓源換流器接入系統運行，實現離網型微電網黑啟動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李光輝，鮑薇，何國慶，孫艷霞，馮凱輝，趙偉然，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，中電普瑞張北風電研究檢測有限公司，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：