基于积分反馈频率无差控制的构网型储能黑启动频率稳定提升研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.003

摘要/Abstract

摘要：

构网控制可有效提升储能系统对电网的主动支撑能力,但在电网黑启动过程中,构网型储能系统自身调频特性引起的频率偏差会影响频率的稳定性,严重时可能导致频率失稳,黑启动失败。为提高构网型储能系统黑启动过程中的频率稳定性,提出一种积分反馈频率无差控制策略。通过在原有虚拟同步发电机(VSG)控制环路中添加积分反馈环路、改变系统阶数,实现黑启动过程中频率的无差调节,且无须引入锁相环、无须切换底层控制策略。最后,通过仿真验证控制效果及关键参数的变化对于控制性能的影响,证明控制策略的正确性与有效性。

关键词: 储能, 黑启动, 积分反馈频率, 虚拟同步发电机控制

Abstract:

Grid forming (GFM) control can effectively improve the active support ability of energy storage system to the power grid.However,the frequency deviation introduced by frequency modulation characteristic of GFM energy storage system (ESS) will affect the frequency stability during black start process.In some extreme cases,it will lead to frequency instability and black start failure.To improve the frequency stability of GFM-ESS during black start process, an unbiased integral feedback frequency control is proposed.By adding an integral feedback loop to the virtual synchronous generator control loop and changing the system order,the frequency regulation is unbiased and then the control complexity is effectively reduced during the process of black start.Meanwhile,PLL and underlying control strategy switchover are not required.Finally,the control effect and the influence of the change of crucial parameters on the control performance are verified by the simulation,and the correctness and effectiveness of the control strategy are proved.

Key words: energy storage, black start, integral feedback frequency, virtual synchronous generator (VSG) control

中图分类号:

TM73

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参考文献 22

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仿真参数	数值
额定有功功率P_ref/MW	1
无功指令值Q_ref/kvar	0
直流母线电压U_dc/V	1 000
电网相电压有效值U_g/V	220
额定角频率ω₀/(rad·s^-1)	100π
电压环比例系数K_pu	0.5
电流环比例系数K_pi	0.75
滤波电感L_f/mH	3
滤波电感寄生内阻R_f/Ω	0.01
滤波电容C_f/μF	20
阻尼系数D/(W·s·rad^-1)	100
虚拟惯量J/(kg·m²)	1
电压环积分系数K_iu	10
电流环积分系数K_ii	50