一种虚拟同步发电机控制方法、装置、设备与流程

本申请涉及电网控制，尤其涉及一种虚拟同步发电机控制方法、装置、设备。

背景技术：

1、近年来，以风力发电及光伏发电为代表的新能源发电技术发展迅猛。新能源发电技术多通过电力电子变流器接口与电网相连，且电力电子变流器的响应速度快，几乎没有转动惯量和阻尼，这会对电力系统的稳定运行产生负面影响。

2、为了提高系统稳定性，一些学者提出了虚拟同步发电机（vsg）技术，通过模拟同步发电机的机电暂态特性，使储能设备具有同步发电机的惯量、阻尼等运行外特性，同时可根据电网频率和电压变化实时调整发电功率，满足有功调频和无功调压等需求。

3、传统的电压型vsg控制方法因其机电惯性特性，当电网故障瞬间难以快速响应电压变化，势必会产生一个很大的冲击电流，甚至造成变流器损坏情况，严重影响系统的稳定运行，也无法满足穿越时对无功电流注入的时间要求。

4、需要说明的是，这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的虚拟同步发电机控制方法、装置、设备。

2、本申请实施例采用下述技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供一种虚拟同步发电机控制方法，应用于储能变流器，所述储能变流器并入电网运行，所述方法包括：根据所述储能变流器采集的三相电网电压的实时监测结果，计算电网电压标幺值；根据所述电网电压标幺值确定所述电网低穿控制标志位；根据所述电网低穿控制标志位对所述储能变流器的第一控制模式和第二控制模式进行切换控制。

4、优选地，所述根据所述电网电压标幺值确定所述电网低穿控制标志位，包括：判断所述电网电压标幺值是否高于门限阈值；如果所述电网电压标幺值高于所述门限阈值，则将所述电网低穿控制标志位设置为第一状态；如果所述电网电压标幺值低于所述门限阈值，则将所述电网低穿控制标志位设置为第二状态。

5、优选地，所述根据所述电网低穿控制标志位对所述储能变流器的第一控制模式和第二控制模式进行切换控制，包括：如果所述电网低穿控制标志位为第一状态，则按照所述第一控制模式控制所述电网；如果所述电网低穿控制标志位由所述第一状态变为所述第二状态，则将所述电网的第一控制模式切换为第二控制模式，并冻结第一控制模式；如果所述电网低穿控制标志位由所述第二状态变为所述第一状态，则维持所述第二控制模式预设时间后，将所述电网的第二控制模式切换为所述第一控制模式，并将所述第二控制模式复位。

6、优选地，所述第一控制模式包括vsg控制模式，所述第二控制模式包括电流pi参数控制和重复控制结合的控制模式。

7、优选地，所述按照所述第一控制模式控制所述电网，包括：根据所述储能变流器采集的三相逆变电压、三相电流，获取所述变流器输出的有功功率和无功功率；根据所述有功功率以及变流器有功功率指令，获取得到vsg矢量角；根据所述无功功率以及变流器无功功率指令，获取得到vsg输出电动势电压；根据所述vsg矢量角以及所述vsg输出电动势电压，获取vsg三相调制信号。

8、优选地，所述电网的第一控制模式切换为第二控制模式，包括：对所述变流器的三相逆变电流进行正负序分离，得到正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流以及负序q轴电流；计算注入电网的无功电流，将所述无功电流作为正序q轴电流指令；将所述正序q轴电流指令与所述正序q轴电流的差值，经电流pi参数控制和重复控制结合的控制模式处理，得到调制波q轴正分量；将正序d轴电流指令与所述正序d轴电流的差值，经电流pi参数控制和重复控制结合的控制模式处理，得到调制波d轴正分量；将负序q轴电流指令与所述负序q轴电流的差值，经pi控制处理，得到调制波q轴负分量；将负序d轴电流指令与所述负序d轴电流的差值，经pi控制处理，得到调制波d轴负分量；将所述调制波q轴正分量、调制波d轴正分量、调制波q轴负分量、调制波d轴负分量经预设坐标变换获取电流pi参数控制和重复控制结合的控制模式的三相调制信号；冻结vsg控制模式，用以防止电网恢复后反切换时产生的电流冲击。

9、第二方面，本申请实施例还提供一种虚拟同步发电机控制装置，应用于储能变流器，所述储能变流器并入电网运行，所述装置包括：电压标幺值计算单元，用于根据所述储能变流器采集的三相电网电压的实时监测结果，计算电网电压标幺值；标志位确定单元，用于根据所述电网电压标幺值确定所述电网低穿控制标志位；切换决策单元，用于根据所述电网低穿控制标志位对所述储能变流器的第一控制模式和第二控制模式进行切换控制。

10、第三方面，本申请实施例还提供一种虚拟同步发电机控制设备，包括：处理器、电压型虚拟同步发电机控制装置、以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行所述第一方面之任一所述方法。

11、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

12、本申请基于vsg低电压穿越控制，提出了一种电压型vsg低电压穿越控制方法，正常并网运行时为vsg输出特性，为系统提供电压和频率支撑，当检测到电网故障时迅速切换至电流pi+重复控制方法，减小冲击电流，且可按照标准要求提供无功支撑能力，同时冻结vsg控制，防止电网恢复后反切换时产生冲击；待电网故障恢复后，再平滑切换至vsg控制，为系统提供惯性支撑和阻尼控制，并复位电流pi+重复控制器。该方法适用于多种电网故障工况，控制结构简单可靠，系统工作运行方式清晰，响应速度快。

13、本申请技术方案的上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种虚拟同步发电机控制方法，应用于储能变流器，所述储能变流器并入电网运行，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述电网电压标幺值确定所述电网低穿控制标志位，包括：

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述根据所述电网低穿控制标志位对所述储能变流器的第一控制模式和第二控制模式进行切换控制，包括：

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述第一控制模式包括vsg控制模式，所述第二控制模式包括电流pi参数控制和重复控制结合的控制模式。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述按照所述第一控制模式控制所述电网，包括：

6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述电网的第一控制模式切换为第二控制模式，包括：

7.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述计算注入电网的无功电流，包括：

8.一种虚拟同步发电机控制装置，应用于储能变流器，所述储能变流器并入电网运行，其特征在于，所述装置包括：

9.一种虚拟同步发电机控制设备，包括：处理器、电压型虚拟同步发电机控制装置、以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1~7所述的任一方法。

技术总结
本申请公开了一种虚拟同步发电机控制方法、装置、设备。所述方法包括，根据所述储能变流器采集的三相电网电压的实时监测结果，计算电网电压标幺值；根据所述电网电压标幺值确定所述电网低穿控制标志位；根据所述电网低穿控制标志位对所述储能变流器的第一控制模式和第二控制模式进行切换控制。本申请中的控制方法可以实现储能变流器的低电压穿越，并按照标准要求提供无功支撑能力，且避免了电网恢复后控制反切换时的冲击，适用于多种电网故障工况，工作运行方式清晰，响应速度快。

技术研发人员：邱姣姣,晋鑫,冯浪浪,吴强国,范鑫
受保护的技术使用者：广州智光储能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12