一种用于单相光伏储能的VSG改进参数自适应方法与流程

本发明涉及虚拟同步机控制，更具体地说，特别涉及一种用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法。

背景技术：

1、光伏等可再生能源得到了大力发展，分布式储能逆变器作为近年来光伏领域发展的一个重点，其装机量不断提升。但相比于传统电力系统，逆变器并入电网时由于不具备同步发电机的惯性和阻尼系数，在负载或者电网突变时难以保持稳定，为解决该问题，虚拟同步机技术(virtual synchronous generator，vsg)应运而生。虚拟同步机技术可以通过虚拟转动惯量j和阻尼系数d模拟同步发电机的惯性和阻尼系数来维持系统的稳定，但是当外部扰动较大时，仍可能出现频率和电压幅值大幅波动的情况，严重时有可能造成器件损坏危害系统稳定性。

2、针对上述问题，有研究者提出各种转动惯量和阻尼系数自适应调节策略，但大多数研究是基于转动惯量或阻尼系数进行自适应调整，未将转动惯量和阻尼系数协同分析；少数研究利用径向基函数神经网络算法、改进的粒子群算法和深度神经网络各种智能算法对vsg参数进行优化以提高系统稳定性，但其结构过于复杂且实现过程繁琐，对控制芯片有较高要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，以克服现有技术所存在的缺陷。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，包括以下步骤：

4、s1、通过同步发电机的运动方程的二阶暂态模型、功率与转矩的关系，推导出vsg模型的转子运动方程；

5、s2、建立vsg系统的二阶传递函数模型，选取稳态时的虚拟转动惯量j和阻尼系数d；

6、s3、根据改进参数自适应策略的传递函数，通过设置vsg系统的阻尼比，选定vsg系统的幅值裕度和相位裕度，求得虚拟转动惯量j和阻尼系数d的边界条件；

7、s4、对vsg系统实际的频率和有功功率进行采样计算，代入改进参数自适应策略和边界条件中进行判断，得到自适应后的虚拟转动惯量j和阻尼系数d。

8、进一步地，所述步骤s1中vsg模型的转子运动方程为：

9、

10、式中，pm为额定有功功率，pe为输出有功功率，j为虚拟惯性系数，d为虚拟阻尼系数，ωm为输出电压的实际角速度，ω0为给定的参考角速度。

11、进一步地，所述步骤s2中vsg系统的二阶传递函数模型为：

12、

13、其中：

14、

15、式中，ξ为阻尼比，ωn为自然角速度，ts为回复时间，σ为超调量，u为输出电压，ugrid为交流母线电压，x为线路阻抗。

16、进一步地，所述步骤s3中的改进参数自适应策略的传递函数为：

17、

18、

19、进一步地，所述步骤s3中vsg系统的幅值裕度h和相位裕度γ为：

20、

21、得到自适应后的虚拟转动惯量j和阻尼系数d为：

22、

23、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的一种用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，相比于传统的自适应策略，将虚拟转动惯量j和阻尼系数d联系起来，并综合考虑了频率的变化率对策略的影响，可以有效避免有功振荡和系统超调，同时动态响应性能得到提升。

技术特征：

1.一种用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，其特征在于，所述步骤s1中vsg模型的转子运动方程为：

3.根据权利要求1所述的用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，其特征在于，所述步骤s2中vsg系统的二阶传递函数模型为：

4.根据权利要求1所述的用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，其特征在于，所述步骤s3中的改进参数自适应策略的传递函数为：

5.根据权利要求1所述的用于单相光伏储能的vsg改进参数自适应方法，其特征在于，所述步骤s3中vsg系统的幅值裕度h和相位裕度γ为：

技术总结
本发明公开了一种用于单相光伏储能的VSG改进参数自适应方法，包括：S1、通过同步发电机的运动方程的二阶暂态模型、功率与转矩的关系，推导出VSG模型的转子运动方程；S2、建立VSG系统的二阶传递函数模型，选取稳态时的虚拟转动惯量J和阻尼系数D；S3、根据改进参数自适应策略的传递函数，通过设置VSG系统的阻尼比，选定VSG系统的幅值裕度和相位裕度，求得虚拟转动惯量J和阻尼系数D的边界条件；S4、对VSG系统实际的频率和有功功率进行采样计算，代入改进参数自适应策略和边界条件中进行判断，得到自适应后的虚拟转动惯量J和阻尼系数D。本发明可以有效避免有功振荡和系统超调，同时动态响应性能得到提升。

技术研发人员：胡炫,蔡典仑,薛家祥,冯金生,肖丽军,周宜福,叶文斌,舒名华
受保护的技术使用者：广州菲利斯太阳能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13