[發(fā)明專利]多機并聯(lián)虛擬同步發(fā)電機功率分配和參數(shù)自適應(yīng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711014221.4
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107565604B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 茆美琴;錢程;張榴晨
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.多機并聯(lián)虛擬同步發(fā)電機功率分配和參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟1、建立n臺虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行的小信號模型，獲得第i臺虛擬同步發(fā)電機輸出功率與負荷功率間的傳遞函數(shù)G_pli，i＝1,2...n；

步驟2、使并聯(lián)運行的各虛擬同步發(fā)電機的參數(shù)對應(yīng)成比例，獲得參數(shù)匹配的約束條件；

步驟3、利用所述參數(shù)匹配的約束條件，在微網(wǎng)系統(tǒng)不同的工作模式下獲得各臺虛擬同步發(fā)電機的控制參數(shù)；

按如下過程獲得傳遞函數(shù)G_pli：

首先，將各虛擬同步發(fā)電機有功環(huán)和功率傳輸方程按式(1)和式(2)進行小信號化：

式(1)中，Δω_i，ΔP_i，ΔP_refi，J_i和D_i分別為第i臺虛擬同步發(fā)電機輸出電壓的角頻率變化量，輸出功率變化量，功率參考值變化量，轉(zhuǎn)動慣量和等效阻尼系數(shù)，s為積分算子；

式(2)中，V為公共耦合點的電壓幅值，E_i，X_i分別為第i臺虛擬同步發(fā)電機的輸出電壓幅值和虛擬電抗，k_i為同步功率系數(shù)，δ_i為第i臺虛擬同步發(fā)電機輸出電壓與公共耦合點電壓間的相位差，Δδ_i為相位差的變化量，并有：

Δω為公共耦合點處角頻率變化量；

微網(wǎng)系統(tǒng)中含有n臺虛擬同步發(fā)電機，ΔP_load為系統(tǒng)的負荷功率變化量，且滿足式(4)：

根據(jù)式(1)、式(2)、式(3)和式(4)得到由式(5)所表達的傳遞函數(shù)G_pli：

式(5)中，G_i的物理意義是單臺虛擬同步發(fā)電機運行時，功率參考值與輸出功率間的傳遞函數(shù)；J_j和D_j分別為第j臺虛擬同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)，G_j的物理意義與G_i相同，j＝1,2...n；

所述使并聯(lián)虛擬同步發(fā)電機的參數(shù)對應(yīng)成比例，獲得參數(shù)匹配的約束條件如式(6)：

α_i為功率分配系數(shù)，滿足當參數(shù)滿足式(6)所示的約束條件時，G_pli為比例環(huán)節(jié)，G_pli＝α_i。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多機并聯(lián)虛擬同步發(fā)電機功率分配和參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征是：按如下方式獲得各臺虛擬同步發(fā)電機的控制參數(shù)：

根據(jù)系統(tǒng)中總的光伏最大輸出功率∑P_PV-MPi與負荷功率P_load之間的關(guān)系將系統(tǒng)分為工作模式1和工作模式2；

若：∑P_PV-MPiP_load，即為工作模式1；

若：∑P_PV-MPiP_load，即為工作模式2；

在工作在模式1中，負荷功率P_load按照虛擬同步發(fā)電機直流側(cè)的光伏最大輸出功率進行分配，功率分配系數(shù)α_i表達式如式(7)：

在工作在模式2中，使P_refi＝P_PV-MPi，以保證逆變器先將直流側(cè)的光伏出力輸出；P_refi為第i臺虛擬同步發(fā)電機的功率參考值，P_PV-MPi為第i臺虛擬同步發(fā)電機直流側(cè)光伏的最大輸出功率；剩下的負荷功率按照逆變器的剩余容量進行分配，功率分配系數(shù)α_i的表達式如式(8)：

式(8)中，S_N為單臺虛擬同步發(fā)電機的額定容量，∑S_N為n臺虛擬同步發(fā)電機的額定容量總和，∑P_PV-MPi為n臺虛擬同步發(fā)電機直流側(cè)光伏的最大輸出功率總和；

在工作模式1和工作模式2下，在式(6)的約束下獲得每臺虛擬同步發(fā)電機的控制參數(shù)的表達式均為：

J_i＝α_iJ_N；D_i＝α_iD_N；L_vi＝L_N/α_i

J_N和D_N分別為整個微網(wǎng)系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)動慣量和等效阻尼系數(shù)，L_N為虛擬同步發(fā)電機虛擬電感的基準值，L_vi為第i臺虛擬同步發(fā)電機的虛擬電感。