一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器VSG功频控制方法

本发明属于电力系统控制技术，具体涉及一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法。

背景技术：

1、随着以风、光为主的新能源接入电网的比例不断提高，风、光等新能源通过低惯量、低阻尼的电力电子逆变器接入电网，在受到扰动时难以保障分布式发电系统提供强大的有功和频率支撑；将基于虚拟同步发电机（vsg）的控制技术应用于分布式能源并网系统中，可增强系统的抗干扰能力；但是，现有的vsg控制技术，其惯量和阻尼参数取定值，在负荷突变和调度指令变化时，系统输出功率和频率将产生较大波动，系统稳定性较差，响应速度较慢，亟需发明稳定性强、响应速度快的功频控制方法，提升系统稳定性，提高其瞬态响应速度。

技术实现思路

1、发明目的：针对在风光储并网系统中负荷突变和调度指令变化工况下，传统vsg控制过程中系统输出功率和频率波动较大、系统稳定性较差、响应速度较慢等问题，本发明提供一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法，降低负荷突变和调度指令变化工况下系统输出功率和频率波动，提升系统稳定性，提高系统瞬态响应速度。

2、技术方案：一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法，该控制方法中采用vsg控制技术，控制过程中惯量和阻尼依据逆变器输出电压的角频率参数进行动态自适应调节；

3、上述动态自适应调节过程中，惯量与阻尼参数实现协同控制，惯量依据逆变器输出电压的角频率变化量和角频率变化率进行动态自适应调节，阻尼依据惯量进行调节，存在如下表达式：

4、

5、式中：为阻尼；为惯量；为逆变器端口电压幅值；为逆变器输出电压的幅值；为逆变器滤波电容，为逆变器滤波电路电阻；为逆变器输出电压角频率的额定值；表示取模值。

6、惯量调节的函数为指数型，存在如下表达式：

7、

8、式中：为惯量参考值；为惯量调节系数；为逆变器输出电压的角频率变化量；为逆变器输出电压角频率变化量的阈值，为逆变器输出电压角频率变化率的阈值；表示取模值。

9、有益效果：现有的vsg功频控制技术，其惯量和阻尼参数取定值，在负荷突变和调度指令变化时，系统输出功率和频率将产生较大波动，系统稳定性较差，响应速度较慢；与现有技术相比，本发明所述技术方案，依据系统中逆变器输出电压的角频率变化量和角频率变化率实现惯量和阻尼参数的动态自适应调节，降低了负荷突变和调度指令变化工况下系统输出功率和频率波动，提升了系统稳定性，提高了系统瞬态响应速度。

技术特征：

1.一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法，所述控制方法采用vsg控制技术实现逆变器功率和频率控制，用于在负荷突变和调度指令变化情况下风光储并网系统输出功率和频率的稳定性控制，其特征在于：vsg控制过程中，惯量和阻尼依据逆变器的输出角频率参数进行动态自适应调节。

2.根据权利要求1所述的一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法，其特征在于：惯量和阻尼动态自适应调节过程中，惯量与阻尼参数实现协同控制，惯量依据逆变器输出电压角频率变化量和角频率变化率进行动态自适应调节，阻尼依据惯量进行调节，存在如下表达式：

3.式中：为阻尼；为惯量；为逆变器端口电压幅值；为逆变器输出电压的幅值；为逆变器滤波电容，为逆变器滤波电路电阻；为逆变器输出电压角频率的额定值；表示取模值。

4.根据权利要求2所述的一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器vsg功频控制方法，其特征在于：惯量调节的函数为指数型，存在如下表达式：

5.式中：为惯量参考值；为惯量调节系数；为逆变器输出电压的角频率变化量；为逆变器输出电压角频率变化量的阈值，为逆变器输出电压角频率变化率的阈值；表示取模值。

技术总结
本发明公开了一种惯量和阻尼自适应调节的风光储并网逆变器VSG功频控制方法，针对风光储并网系统的逆变器进行控制方法的优化设计，在传统VSG控制算法基础上，将惯量和阻尼参数由定值改进为动态自适应调节，实现在负荷突变和调度指令变化情况下风光储并网逆变器的功频控制，削弱了系统功率和频率波动，提升了系统暂态性能。

技术研发人员：程静,王维庆,何山,程志江,胡健雄
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13