一种虚拟同步发电机控制方法

本发明涉及逆变器控制技术，特别涉及一种虚拟同步发电机控制方法。

背景技术：

1、近年来，在国家的“双碳”政策目标的贯彻过程中，国家对于新能源行业大力扶持，使得分布式可再生能源发电实现高速发展，有效缓解了传统能源发电压力。然而，在促进能源转型与提升环境质量的同时，分布式可再生能源作为高渗透率的分布式电源将直接拉低电网系统的惯量与阻尼，不利于电力系统的稳定运行与健康发展。虚拟同步发电机(vsg,virtual synchronous generator)技术是依托于微网逆变器硬件结构的一种电能变换控制技术，其通过模拟同步发电机的工作特性获取了类似的旋转惯性与阻尼特性，从而有效增强了微网以及电网系统的稳定性。实际应用中，由于传统vsg控制的惯量与阻尼参数较为固定，故vsg控制的巨大优势并未充分发挥出来，无法保障微网系统中分布式电源出力变化以及负载波动等状况下的功率与频率稳定性。

2、由此可见，在现有技术中，尚存在vsg参数无法灵活调节、微网系统稳定性低等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种灵活性强、稳定性高的虚拟同步发电机控制方法。

2、为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

3、一种虚拟同步发电机控制方法，包括如下步骤：

4、步骤1、建立基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制模型，并将该控制模型输出的两相控制电压转换为三相控制电压后，三相控制电压即为微网逆变器电子驱动器的正弦波脉宽调制信号。

5、步骤2、根据有功环小信号模型与微网逆变器控制模型，获得转动惯量j与阻尼系数d对功频输出特性的影响。

6、步骤3、根据虚拟同步发电机系统受到扰动时的衰减振荡过程，确定转动惯量与阻尼系数的在线调整规则与自适应控制函数。

7、步骤4、确定转动惯量j与阻尼系数d的取值范围，以及转动惯量稳态值j0与阻尼系数稳态值d0。

8、综上所述，本发明所述虚拟同步发电机控制方法针对微网逆变器首先建立基于虚拟同步发电机的控制模型，由该控制模型得到的两相控制电压经过由dq两相坐标系转换到abc三相坐标系后，得到的三相控制电压作为微网逆变器电子驱动器的spwm信号。这样，该基于虚拟同步发电机的控制模型就能对微网逆变器的运行进行控制。为了使得微网逆变系统具有较强的抗干扰能力，本发明根据有功环小信号模型与微网逆变器控制模型，获得转动惯量j与阻尼系数d对功频输出特性的影响关系，以最大限度地限制扰动对微网逆变系统的影响。为了灵活调节或稳定转动惯量j与阻尼系数d对功频输出特性的影响，确定了转动惯量j与阻尼系数d的在线调整规则与自适应控制函数。进一步地，本发明还确定了微网逆变系统稳态运行情况下的转动惯量稳态值j0与阻尼系数稳态值d0。这样，通过本发明所述虚拟同步发电机控制方法的调整，微网逆变系统的稳定性有了很大的提高；同时，调节手段也比较灵活，进一步提高了微网逆变系统的稳定性。

技术特征：

1.一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，kpv1＝kpv2，kiv1＝kiv2，kpi3＝kpi4，kii3＝kii4。

4.根据权利要求2所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤11中，所述有功频率控制关系为：

5.根据权利要求4所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤2中，所述有功环小信号模型的传递函数为：

6.根据权利要求5所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤2中，所述获得转动惯量j与阻尼系数d对功频输出特性的影响具体包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤3中，所述转动惯量j与阻尼系数d的在线调整规则具体为：

8.根据权利要求5所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤3中，所述转动惯量与阻尼系数的自适应控制函数为：

9.根据权利要求1、7或8所述的一种虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，步骤4中，所述转动惯量j的取值范围为：所述阻尼系数d的取值范围为：其中，ζ1表示阻尼比第一调节参数，ζ2表示阻尼比第二调节参数；

技术总结
本发明提供一种虚拟同步发电机控制方法，包括：建立基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制模型，并将其输出控制电压经过坐标转换后作为电子驱动器的SPWM信号；获得转动惯量J与阻尼系数D对功频输出特性的影响；根据虚拟同步发电机系统受到扰动时的衰减振荡过程，确定转动惯量与阻尼系数的在线调整规则与自适应控制函数；确定转动惯量J与阻尼系数D的取值范围及对应的稳态值。本发明所述一种虚拟同步发电机控制方法具有灵活性强、稳定性高等特点，可广泛应用于电力领域。

技术研发人员：郑运鸿,程真,林煌,梁威
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13