供电系统的控制方法及供电系统与流程

本申请涉及电力电子，尤其涉及一种供电系统的控制方法及供电系统。

背景技术：

1、在离网或微电网等供电系统中，柴油发电机（以下简称柴发）与储能逆变器并联供电是一种常见配置，旨在兼顾柴发的持续供电能力与逆变器的快速、清洁响应特性。在上述供电系统中，当负载功率发生突变（特别是突降）时，现有的控制策略主要通过独立下垂控制策略和基于通信的协调控制策略，其中，独立下垂控制策略中柴发与逆变器均采用传统的有功至频率下垂控制，根据本地频率测量值独立调节自身功率输出；以及，基于通信的协调控制是通过通信链路，在负载投切前发送预警信号，使柴发和逆变器提前调整输出。

2、然而，在负载功率突降瞬间，逆变器的功率控制环响应速度（通常为数十至数百毫秒）远慢于负载的实际断开速度（毫秒级）。在此期间，供电系统的总发电功率瞬时大于总负荷功率，过剩的功率会涌入供电系统内阻抗最小的柴发中，使得柴发被倒拖，其转子被加速，进而引发机械应力冲击、轴系扭振，甚至导致柴发的机械部件损坏。因此，现有技术在负载功率突降的情况下导致柴发损坏的概率较高。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种供电系统的控制方法及供电系统，能够在负载功率突降的情况下有效降低发电机被损坏的概率，以降低维护成本。

2、第一方面，本申请实施例提供一种供电系统的控制方法，所述供电系统包括并联的发电机和逆变器，所述供电系统与负载连接，所述方法包括：

3、根据所述发电机的输出频率的第一频率变化率，确定所述供电系统发生负载突降事件；

4、根据所述第一频率变化率和预设的目标虚拟惯性常数，确定所述负载突降事件对应的补偿功率，其中，所述目标虚拟惯性常数是根据所述发电机的等效惯性时间常数确定的；

5、控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率，其中，在所述直流侧设备吸收所述补偿功率后，所述发电机的输出功率大于预设的设定功率，其中，所述设定功率大于0。

6、在一些实施例中，所述根据所述第一频率变化率和预设的目标虚拟惯性常数，确定所述负载突降事件对应的补偿功率，包括：

7、获取所述发电机的额定容量与所述发电机的额定频率的比值；

8、根据所述第一频率变化率、所述目标虚拟惯性常数和所述比值，确定所述补偿功率。

9、在一些实施例中，所述根据所述发电机的输出频率的第一频率变化率，确定所述供电系统发生负载突降事件，包括：

10、比对所述第一频率变化率和预设的第一预设阈值，若所述第一频率变化率超过所述第一预设阈值，则确定所述供电系统发生所述负载突降事件，其中，所述第一预设阈值大于0。

11、在一些实施例中，所述目标虚拟惯性常数的获取步骤，包括：

12、在所述发电机的输出频率处于所述发电机的额定频率的情况下，对所述供电系统施加多次降负载操作，并针对每次所述降负载操作，获取所述发电机的输出频率从所述额定频率上升至峰值频率所经历的总时长；

13、针对每次所述降负载操作，根据所述总时长、该次降负载操作的下降功率以及所述发电机的额定容量，确定每次所述降负载操作对应的候选惯性时间常数；

14、根据每次所述降负载操作对应的候选惯性时间常数，确定所述发电机的等效惯性时间常数；

15、根据所述等效惯性时间常数，确定所述目标虚拟惯性常数。

16、在一些实施例中，所述目标虚拟惯性常数的取值范围为第一设定倍数至第二设定倍数的所述等效惯性时间常数，其中，所述第二设定倍数大于所述第一设定倍数，所述第一设定倍数大于0。

17、在一些实施例中，所述根据所述等效惯性时间常数，确定所述目标虚拟惯性常数，包括：

18、从所述取值范围中确定一个值作为初始虚拟惯性常数；

19、在所述取值范围内，通过对所述供电系统施加降负载操作，以对所述初始虚拟惯性常数进行迭代试验，直至测试得到所述发电机的输出频率的频率变化率不超过所述第一预设阈值，且所述发电机的输出频率处于非震荡状态时，将当前迭代对应的虚拟惯性常数确定为所述目标虚拟惯性常数，其中，在迭代试验过程中，若所述输出频率的频率变化率超过所述第一预设阈值，则增大当前虚拟惯性常数；若所述输出频率处于震荡状态，则减小当前虚拟惯性常数。

20、在一些实施例中，所述逆变器的直流侧设备包括直流母线电容和/或储能设备。

21、在一些实施例中，所述控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率，包括：

22、根据所述补偿功率生成控制指令；

23、响应于所述控制指令，通过所述逆变器控制所述直流侧设备吸收所述补偿功率。

24、在一些实施例中，在控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率之后，所述方法还包括：

25、获取所述发电机的输出频率的第二频率变化率，并检测所述第二频率变化率是否小于预设的第二预设阈值，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；

26、若所述第二频率变化率小于所述第二预设阈值，则停止生成所述控制指令，以使所述直流侧设备不再吸收所述补偿功率。

27、第二方面，本申请实施例还提供了一种供电系统，包括：

28、发电机，用于向负载提供电能；

29、逆变器，与所述发电机并联连接，用于向所述负载提供电能，并根据所述发电机的输出频率的第一频率变化率，确定所述供电系统发生负载突降事件；根据所述第一频率变化率和预设的目标虚拟惯性常数，确定所述负载突降事件对应的补偿功率，其中，所述目标虚拟惯性常数是根据所述发电机的等效惯性时间常数确定的；控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率，在所述直流侧设备吸收所述补偿功率后，所述发电机的输出功率大于预设的设定功率，其中，所述设定功率大于0。

30、本申请实施例提供的供电系统的控制方法中，根据所述发电机的输出频率的第一频率变化率，确定所述供电系统发生负载突降事件；根据所述第一频率变化率和预设的目标虚拟惯性常数，确定所述负载突降事件对应的补偿功率，并控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率，在所述直流侧设备吸收所述补偿功率后，所述发电机的输出功率大于预设的设定功率，其中，所述设定功率大于0。通过上述技术方案，通过检测发电机的输出频率的第一频率变化率，一旦判定出现负载突降事件，立即控制逆变器进行功率补偿，将可能倒灌至发电机的补偿功率引流至逆变器直流侧设备吸收，进而可以有效降低发电机进入逆功状态的概率，而发电机处于逆功状态会使得损坏发电机的概率较高，如此，在降低发电机进入逆功状态的概率的情况下，可以有效降低负载突降下发电机损坏的概率，减少维护成本，同时保障供电的连续性。

1.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述供电系统包括并联的发电机和逆变器，所述供电系统与负载连接，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一频率变化率和预设的目标虚拟惯性常数，确定所述负载突降事件对应的补偿功率，包括：

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的输出频率的第一频率变化率，确定所述供电系统发生负载突降事件，包括：

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述目标虚拟惯性常数的获取步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述目标虚拟惯性常数的取值范围为第一设定倍数至第二设定倍数的所述等效惯性时间常数，其中，所述第二设定倍数大于所述第一设定倍数，所述第一设定倍数大于0。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述等效惯性时间常数，确定所述目标虚拟惯性常数，包括：

7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器的直流侧设备包括直流母线电容和/或储能设备。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述逆变器的直流侧设备吸收所述补偿功率，包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种供电系统，其特征在于，包括：