微电网频率控制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源电力变换领域，特别是涉及一种微电网频率控制方法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着能源的日渐枯竭和环境污染的日益严重，分布式能源迅速发展起来，传统集 中式电力系统正面临向分布式发电转变的深刻变革。其中，微电网是实现对分布式电源智 能管理的一种有效途径。
[0003] 然而，微电网在孤岛运行模式下缺少主网对其的电压和频率支撑，需要依靠逆变 电源自身的控制实现系统稳定运行。为此，国内外学者相继提出了一些控制方式，如V/F控 制、下垂控制、反下垂控制等。但是随着逆变电源容量的增加，其低惯量的特点将影响系统 的稳定运行，特别在孤岛微电网中，分布式新能源和负荷波动更为明显的情况下，低惯性将 引起系统频率不稳定。
[0004] 为此，许多学者提出了虚拟同步发电机的控制方式，但是这些方式在模型的选择、 二次调频性能方面均存在一定的缺陷，使得控制的有效性偏低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种微电网频率控制方法和系统，可以有效控制微电网频 率的稳定。
[0006] 本发明的目的通过如下方案实现：
[0007] -种微电网频率控制方法，包括如下步骤：
[0008] 获取逆变电源网侧LC滤波器的输出电压的d轴分量和q轴分量，获取所述LC滤 波器的输出电流的d轴分量和q轴分量，并获取所述LC滤波器的滤波电感电流的d轴分量 和q轴分量；
[0009] 结合所述输出电压的d轴分量和q轴分量、所述输出电流的d轴分量和q轴分量 获取所述LC滤波器的输出无功功率、输出有功功率、输出电压幅值；
[0010] 将所述输出无功功率、所述输出电压幅值作为虚拟励磁控制器的输入，获得用于 维持微电网电压稳定的虚拟励磁电势；
[0011] 将虚拟同步发电机控制器的输出角频率作为反馈信号输入频率控制器，得到用于 维持微电网频率稳定的有功功率增量；
[0012] 将所述输出有功功率、所述虚拟励磁电势、所述有功功率增量以及所述滤波电感 电流的d轴分量和q轴分量作为虚拟同步发电机控制器的输入量，获得逆变器输出电压的 d轴参考指令值、q轴参考指令值和输出角频率。
[0013] -种微电网频率控制系统，包括：
[0014] 采集模块，用于获取逆变电源网侧LC滤波器的输出电压的d轴分量和q轴分量， 获取所述LC滤波器的输出电流的d轴分量和q轴分量，并获取所述LC滤波器的滤波电感 电流的d轴分量和q轴分量；
[0015] 处理模块，用于结合所述输出电压的d轴分量和q轴分量、所述输出电流的d轴分 量和q轴分量获取所述LC滤波器的输出无功功率、输出有功功率、输出电压幅值；
[0016] 电势获取模块，用于将所述输出无功功率、所述输出电压幅值作为虚拟励磁控制 器的输入，获得用于维持微电网电压稳定的虚拟励磁电势；
[0017] 增量获取模块，用于将虚拟同步发电机控制器的输出角频率作为反馈信号输入频 率控制器，得到用于维持微电网频率稳定的有功功率增量；
[0018] 指令获取模块，用于将所述输出有功功率、所述虚拟励磁电势、所述有功功率增量 以及所述滤波电感电流的d轴分量和q轴分量作为虚拟同步发电机控制器的输入量，获得 逆变器输出电压的d轴参考指令值、q轴参考指令值和输出角频率。
[0019] 根据上述本发明的方案，其是获取逆变电源网侧LC滤波器的输出电压的d轴分量 和q轴分量，获取所述LC滤波器的输出电流的d轴分量和q轴分量，并获取所述LC滤波器 的滤波电感电流的d轴分量和q轴分量，结合所述输出电压的d轴分量和q轴分量、所述输 出电流的d轴分量和q轴分量获取所述LC滤波器的输出无功功率、输出有功功率、输出电 压幅值，将所述输出无功功率、所述输出电压幅值作为虚拟励磁控制器的输入，获得用于维 持微电网电压稳定的虚拟励磁电势，将虚拟同步发电机控制器的输出角频率作为反馈信号 输入频率控制器，得到用于维持微电网频率稳定的有功功率增量，将所述输出有功功率、所 述虚拟励磁电势、所述有功功率增量以及所述滤波电感电流的d轴分量和q轴分量作为虚 拟同步发电机控制器的输入量，获得逆变器输出电压的d轴参考指令值、q轴参考指令值和 输出角频率；可见上述各虚拟同步发电机控制器的输入信号经过虚拟同步发电机控制器最 终形成调制波的d轴电压分量（d轴参考指令值）、q轴电压分量（q轴参考指令值）；调制波 的d轴电压分量和q轴电压分量经dq/abc变换后，形成调制波的三相电压量，与载波比较 后，形成控制全控型开关器件通断的脉冲触发信号，当系统因为扰动引起输出角频率变化 时，频率控制器会产生抑制输出角频率变化的有功功率增量，从而改变逆变电源的输出有 功功率，使频率恢复额定值。采用上述方案，够有效抑制负载扰动引起的微电网频率变化， 有利于孤岛微电网的稳定运行。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的微电网频率控制方法实施例的流程示意图；
[0021] 图2为本发明的微电网频率控制的原理示意图；
[0022] 图3为频率控制器原理示意图；
[0023] 图4为虚拟同步发电机控制器原理示意图；
[0024] 图5为主电路拓扑结构示意图，其中，5-a为二极管钳位式多电平结构示意图，5-b 为三相两电平结构示意图，5-c为MMC结构示意图，5-d为多重化结构示意图，5-e为Η桥级 联结构不意图；
[0025] 图6为本发明的微电网频率控制系统实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本 发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明， 并不限定本发明的保护范围。
[0027] 在下述说明中，首先针对本发明的微电网频率控制方法的实施例进行说明，再对 本发明的微电网频率控制系统的各实施例进行说明。
[0028] 参见图1所示，为本发明的微电网频率控制方法实施例的流程示意图。如图1所 示，该实施例的微电网频率控制方法包括：
[0029] 步骤S101 :获取逆变电源网侧LC滤波器的输出电压的d轴分量和q轴分量，获取 所述LC滤波器的输出电流的d轴分量和q轴分量；
[0030] 具体地，可以分别采集逆变电源网侧LC滤波器的输出电压、输出电流，由于一般 采集到的输出电压、输出电流是abc坐标系下的，需要对所采集的输出电压、输出电流进行 dq变换，分别输出电压的d轴分量和q轴分量，并获得输出电流的d轴分量和q轴分量；
[0031] 这里，所述dq变换是一种解耦控制方式，它是将异步电动机的三相绕组变换为等 价的二相绕组，并且把旋转坐标系变换成正交的静止坐标系，即将相应物理量由abc坐标 系转换到dq坐标系，即可得到用直流量表示电压及电流的关系式；
[0032] 其中，根据如下的公式（1)可以将相应物理量由abc坐标系转换到dq坐标系；
[0033]
[0034] 式中，fa、fb、f。为abc坐标系下的对应的a相、b相和c相的物理量（如电流、电 压）；fd、fq为dq坐标系下的d轴分量和q轴分量，Θ为虚拟转子旋转角度；
[0035] 步骤S102 :获取所述LC滤波