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摘要：

本實用新型實施例公開了一種光儲型虛擬同步機，包括逆變器、光伏列、儲能裝置、本地負荷、開關和電網，所述光伏陣列通過第一DC/DC轉換器連接在所述逆變器的直流母線上，所述儲能裝置通過第二DC/DC轉換器連接在所述逆變器的直流母線上，所述光伏陣和所述儲能裝置并聯，所述逆變器通過所述開關接入所述電網，在所述逆變器的輸出端并聯有所述本地負荷；本實用新型通過分析VSG的功率輸出需求、光伏電源出力情況和儲能裝置SOC狀態，動態調整光伏、儲能、VSG的輸出特性，從而使虛擬同步機參與到功率平衡的過程中來，從而有效的改善了VSG對儲能容量的依賴。

一種光儲型虛擬同步機技術領域

背景技術：

為應對能源危機和環境壓力，分布式發電技術受到越來越廣泛的關注，光伏發電作為一種重要的新能源，在電網中得到了大力發展。分布式發電系統缺乏傳統同步發電機所具有的慣性和阻尼，分布式電源的并網使得電力系統更容易受到功率波動和系統故障的影響。隨著分布式發電在系統中滲透率的增加，這一問題愈發不可忽視。虛擬同步發電機(Virtualsynchronousgenerator，VSG)通過模擬同步發電機轉子方程，使分布式發電系統在物理和數學上實現了與同步發電機的等效，具備平滑功率輸出、調峰能力、調頻等能力，成為一種電網友好型的分布式電源。學者們往往重視逆變器的控制策略和電源的虛擬特性研究，而將直流側模擬為一類“電壓恒定、容量無限”的動力源。但是，光伏電源輸出功率具有間歇性和波動性，而虛擬同步機則需要根據電網的頻率特性調整輸出功率，因此光伏輸出功率和虛擬同步機的輸出功率必定會存在一定的有功功率差額，這就使得虛擬同步機的實際應用涉及到復雜的能量管理問題。目前主要采用的解決方案，一種是改進光伏發電系統，使其以最大功率點的一定比例輸出功率，通過備用發電容量的方式解決有功功率不平衡的問題，但該策略降低了光伏的利用率，提升了運行成本；另一種通過在發電單元的直流母線配置儲能裝置來彌補虛擬同步機的功率差額，實現虛擬同步機慣性和調頻能力。但僅通過儲能裝置來協調功率的供需平衡問題，對儲能裝置容量的要求較高。?為此，本實用新型實施例提供一種光儲型虛擬同步機，通過實現光伏電源、儲能設備和逆變器的協調控制，以解決現有技術中VSG對儲能容量依賴的問題。為了實現上述目的，本實用新型的實施方式提供如下技術方案：一種光儲型虛擬同步機，包括逆變器、光伏陣列、儲能裝置、本地負荷、開關和電網，所述光伏陣列通過第一DC/DC轉換器連接在所述逆變器的直流母線上，所述儲能裝置通過第二DC/DC轉換器連接在所述逆變器的直流母線上，所述光伏陣和所述儲能裝置并聯，所述逆變器通過所述開關接入所述電網，在所述逆變器的輸出端并聯有所述本地負荷。作為本實用新型的一種優選方案，所述第一DC/DC轉換器采用Boost電路，用于實現最大功率跟蹤控制或定功率控制。作為本實用新型的一種優選方案，所述第二DC/DC轉換器采用雙向控制的Buck/Boost電路，用于實現所述直流母線的恒壓控制，通過充放電平衡光伏發電與逆變器輸出功率之間的差額，維持直流母線的電壓。作為本實用新型的一種優選方案，所述逆變器采用VSG控制模擬同步發電機的機械特性和電磁特性。實用新型的實施方式具有如下優點：通過分析VSG的功率輸出需求、光伏電源出力情況和儲能裝置SOC狀態，動態調整光伏、儲能、VSG的輸出特性，從而使虛擬同步機參與到功率平衡的過程中來，從而有效的改善了VSG對儲能容量的依賴。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型的實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是示例性的，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖引伸獲得其它的實施附圖。

圖1為本實用新型光儲型虛擬同步機的結構圖；

圖2為本實用新型上層策略的框架圖；

圖3為本實用新型儲能裝置的SOC分區圖；

圖4為本實用新型逆變器的控制框架圖；

圖5為本實用新型光伏模塊的控制框架圖；

圖6為本實用新型儲能裝置的控制框架圖；

圖7為本實用新型虛擬同步機的輸出功率；

圖8為本實用新型光伏模塊的輸出功率；

其中，所述第一DC/DC轉換器采用Boost電路，用于實現最大功率跟蹤控制或定功率控制，所述第二DC/DC轉換器采用雙向控制的Buck/Boost電路，用于實現所述直流母線的恒壓控制，通過充放電平衡光伏發電與逆變器輸出功率之間的差額，維持直流母線的電壓，所述逆變器采用VSG控制模擬同步發電機的機械特性和電磁特性。基于上述光儲型虛擬同步機，本實施方式還提供了一種光儲型虛擬同步機能量協調管理系統，包括：選擇策略模塊，用于對上層的光伏電源、儲能裝置、光儲型虛擬同步機的工作模式進行選擇；控制策略模塊，用于對下層的光伏電源、儲能裝置、光儲型虛擬同步機的功率輸出進行控制；所述光伏電源、儲能裝置通過光儲型虛擬同步機連接有外部電網，且所述光儲型虛擬同步機通過選擇策略模塊和控制策略模塊對光伏電源、儲能裝置進行協調。本實用新型的實施例如圖1至圖9所示。在該光儲分布式發電系統的直流側，光伏陣列和儲能裝置分別通過DC/DC變流器并聯在直流母線上；直流電流經過采用虛擬同步策略控制的逆變器轉換成交流電后，再經過濾波電路輸出到本地負荷和電網；逆變器輸出側與電網之間通過一個并網開關連接。光伏模塊所連的DC/DC變換器采用Boost電路，用于實現最大功率跟蹤控制或定功率控制；連接儲能的雙向DC/DC電路，用于實現恒壓控制，通過充放電平衡光伏發電與逆變器輸出功率之間的差額，維持直流母線的電壓。逆變器采用VSG控制模擬同步發電機的機械特性和電磁特性，就可以使其具有同步機的調頻能力和慣性。本實用新型主要考慮虛擬同步機的有功功率控制，故這里省略同步機的勵磁特性模擬。同步發電機的慣性由其機械特性決定，由其轉子運動方程體現。

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總結

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