[發明專利]并網控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710636331.8
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107370181B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉其輝;張怡冰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 呂靜

1.一種并網控制方法，其特征在于，包括：

根據同步電機的機電暫態方程，建立同步逆變器的虛擬轉子模型，其中，所述虛擬轉子模型包括并網點電網頻率；

在所述并網點電網頻率發生變化的情況下，根據所述虛擬轉子模型得到虛擬角頻率的調節函數；

根據所述調節函數得到自然振蕩角頻率和阻尼比；

對所述自然振蕩角頻率和阻尼比進行分析，得到所述同步逆變器的控制策略；

根據所述虛擬轉子模型和所述控制策略，對所述虛擬角頻率進行波動控制；

所述控制策略包括虛擬慣性時間常數和阻尼系數，所述根據所述虛擬轉子模型和所述控制策略，對所述虛擬角頻率進行波動控制包括：

根據所述虛擬轉子模型確定所述虛擬角頻率的速度階段，其中，所述速度階段包括加速階段和減速階段；

在所述加速階段，通過增大所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行抑制；

在所述減速階段，通過減小所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行加速控制，以及通過增大所述阻尼系數對所述虛擬角頻率的偏移值進行加速控制；

所述虛擬轉子模型包括虛擬角頻率的所述變化率和所述偏移值，所述根據所述虛擬轉子模型確定所述虛擬角頻率的速度階段包括：

判斷所述變化率和所述偏移值是否同號；

如果是，則確定所述虛擬角頻率為所述加速階段；

如果不是，則確定所述虛擬角頻率為所述減速階段。

2.根據權利要求1所述的并網控制方法，其特征在于，所述根據同步電機的機電暫態方程，建立同步逆變器的虛擬轉子模型包括：

所述虛擬轉子模型如下式所示：

其中，ω₀為并網點電網角頻率，ω為所述虛擬角頻率，Δω為偏移值，J為虛擬慣性時間常數，D為阻尼系數，T_e為電磁轉矩，T_m為機械轉矩。

3.根據權利要求1所述的并網控制方法，其特征在于，所述在所述并網點電網頻率發生變化的情況下，根據所述虛擬轉子模型得到虛擬角頻率的調節函數包括：

根據下式計算所述調節函數：

其中，G(s)為所述調節函數，ω(s)為拉氏變換下的所述虛擬角頻率，ω₀(s)為拉氏變換下的并網點電網角頻率，K為常數，s為頻率，J為虛擬慣性時間常數，D為阻尼系數。

4.根據權利要求1所述的并網控制方法，其特征在于，所述根據所述調節函數得到自然振蕩角頻率和阻尼比包括：

根據下式計算所述自然振蕩角頻率和所述阻尼比：

其中，ω_n為所述自然振蕩角頻率，ξ為所述阻尼比，ω₀為并網點電網角頻率，K為常數，J為虛擬慣性時間常數，D為阻尼系數。

5.根據權利要求1所述的并網控制方法，其特征在于，所述在所述加速階段，通過增大所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行抑制包括：

根據下式計算所述虛擬慣性時間常數：

其中，K₁為常數，J₀為預設虛擬慣性時間常數，J為所述虛擬慣性時間常數，為所述變化率。

6.根據權利要求1所述的并網控制方法，其特征在于，所述在所述減速階段，通過減小所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行加速控制，以及通過增大所述阻尼系數對所述虛擬角頻率的偏移值進行加速控制包括：

根據下式計算所述虛擬慣性時間常數：

以及，根據下式計算所述阻尼系數：

其中，K₁、K₂均為常數，J₀為預設虛擬慣性時間常數，D₀為預設阻尼系數，J為所述虛擬慣性時間常數，D為所述阻尼系數，為所述變化率。

7.一種并網控制系統，其特征在于，包括：

建立模型單元，用于根據同步電機的機電暫態方程，建立同步逆變器的虛擬轉子模型，其中，所述虛擬轉子模型包括并網點電網頻率；

調節過程單元，用于在所述并網點電網頻率發生變化的情況下，根據所述虛擬轉子模型得到虛擬角頻率的調節函數；

阻尼計算單元，用于根據所述調節函數得到自然振蕩角頻率和阻尼比；

分析單元，用于對所述自然振蕩角頻率和阻尼比進行分析，得到所述同步逆變器的控制策略；

波動控制單元，用于根據所述虛擬轉子模型和所述控制策略，對所述虛擬角頻率進行波動控制；

所述控制策略包括虛擬慣性時間常數和阻尼系數，所述波動控制單元包括：

根據所述虛擬轉子模型確定所述虛擬角頻率的速度階段，其中，所述速度階段包括加速階段和減速階段；

在所述加速階段，通過增大所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行抑制；

在所述減速階段，通過減小所述虛擬慣性時間常數對所述虛擬角頻率的變化率進行加速控制，以及通過增大所述阻尼系數對所述虛擬角頻率的偏移值進行加速控制；

判斷所述變化率和所述偏移值是否同號；

如果是，則確定所述虛擬角頻率為所述加速階段；

如果不是，則確定所述虛擬角頻率為所述減速階段。