[發(fā)明專利]電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710255089.X
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN107154636B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬曉鳳;郗瑞霞;廖志鵬;詹子錄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26;H02J3/38;H02J3/40
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法，首先利用平衡電流VSG方法得到dq坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)電流指令值；所得基準(zhǔn)電流指令值結(jié)合電網(wǎng)電壓不平衡參數(shù)，得出實(shí)現(xiàn)電流三相平衡、有功或無功功率無波動(dòng)三個(gè)控制目標(biāo)時(shí)，并網(wǎng)逆變器dq坐標(biāo)系下電流指令值；根據(jù)電流指令值和基準(zhǔn)電流指令值關(guān)系得出三個(gè)控制目標(biāo)時(shí)的修正值；引入優(yōu)化系數(shù)，對(duì)各目標(biāo)下的輸出電流指令修正值參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，得到可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化的輸出電流指令修正值；根據(jù)修正值對(duì)電流指令值進(jìn)行修正；對(duì)dq坐標(biāo)下修正后的電流進(jìn)行跟蹤，通過調(diào)節(jié)優(yōu)化系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸出電流三相平衡，輸出有功或無功功率恒定等的多目標(biāo)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)逆變器輸出性能最優(yōu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分布式發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)電壓多目標(biāo)優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)中分布式逆變電源裝機(jī)容量的增加，同步發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量比例相對(duì)下降，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也相應(yīng)減小，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，要求并網(wǎng)運(yùn)行的分布式逆變電源不僅能夠向電網(wǎng)提供能源，還應(yīng)具備一定的電網(wǎng)電壓幅值和頻率的支撐能力，以增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。VSG控制技術(shù)，通過模擬同步發(fā)電機(jī)的工作原理、有功調(diào)頻及無功調(diào)壓特性，使得分布式逆變電源從運(yùn)行機(jī)制和外特性上與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相似，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供一定的慣性和阻尼支撐。

針對(duì)以上問題，常規(guī)的控制方法有外特性為受控電流源的電流型VSG控制技術(shù)、外特性為受控電壓源的電壓型VSG控制技術(shù)。其中電流型VSG控制不能為電力系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐，只適用于分布式電源滲透率較低的電網(wǎng)環(huán)境下的并網(wǎng)運(yùn)行；電壓型VSG適用于滲透率較高的弱電網(wǎng)環(huán)境下并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)及孤島模式下的應(yīng)用。以上針對(duì)VSG的研究都是基于理想電網(wǎng)條件下，但實(shí)際電網(wǎng)中常出現(xiàn)電壓跌落、三相不平衡和諧波畸變等瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)故障，基于傳統(tǒng)VSG控制的將導(dǎo)致逆變器輸出電流三相不平衡，同時(shí)輸出有功及無功功率將出現(xiàn)兩倍電網(wǎng)基波頻率的波動(dòng)；在對(duì)傳統(tǒng)VSG控制技術(shù)改進(jìn)后，仍然無法達(dá)到對(duì)輸出電流平衡、有功或無功功率無波動(dòng)等多目標(biāo)優(yōu)化控制的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為解決在電網(wǎng)電壓不平衡情況下，實(shí)現(xiàn)輸出電流平衡、有功或無功功率無波動(dòng)等多目標(biāo)優(yōu)化控制，提出一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)基于虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)的多目標(biāo)優(yōu)化控制技術(shù)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用平衡電流VSG控制得到dq坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)正、負(fù)序電流指令值；

(2)基準(zhǔn)正、負(fù)序電流指令值再結(jié)合電網(wǎng)電壓不平衡參數(shù)，得到實(shí)現(xiàn)電流三相平衡、有功功率或無功功率無波動(dòng)三個(gè)單一控制目標(biāo)時(shí)，并網(wǎng)逆變器dq坐標(biāo)系下正、負(fù)序電流指令值，進(jìn)而得到各單一目標(biāo)下的正、負(fù)序輸出電流指令修正值；

(3)引入優(yōu)化系數(shù)，對(duì)各單一目標(biāo)下的正、負(fù)序輸出電流指令修正值參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，進(jìn)一步得到可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化的正、負(fù)序輸出電流指令修正值；

(4)使用多目標(biāo)優(yōu)化的正、負(fù)序輸出電流指令修正值分別對(duì)并網(wǎng)逆變器dq坐標(biāo)系下基準(zhǔn)正、負(fù)序電流指令值進(jìn)行修正，得到dq坐標(biāo)下修正后的正、負(fù)序電流指令值；

(5)對(duì)dq坐標(biāo)下修正后的正、負(fù)序電流進(jìn)行跟蹤，通過調(diào)節(jié)優(yōu)化系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸出電流三相平衡，輸出有功或無功功率恒定等的多目標(biāo)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了控制并網(wǎng)逆變器輸出性能最優(yōu)。

進(jìn)一步，步驟(1)所述的利用平衡電流VSG控制得到dq坐標(biāo)系下的基準(zhǔn)正、負(fù)序電流指令值的方法為：

(1-1)基于不平衡電網(wǎng)電壓下，并網(wǎng)逆變器輸出瞬時(shí)復(fù)功率可表示為：