[發明專利]多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法

有效

• 申請號: 201711014221.4
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107565604B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 茆美琴;錢程;張榴晨
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 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任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法，首先建立n臺虛擬同步發電機并聯運行的小信號模型，獲得第i臺虛擬同步發電機輸出功率與負荷功率間的傳遞函數G_pli，然后使并聯運行的各虛擬同步發電機的參數對應成比例，獲得參數匹配的約束條件；再利用參數匹配的約束條件，在微網系統不同的工作模式下獲得各臺虛擬同步發電機的控制參數。本發明適用于獨立光儲微網系統，所提方法充分考慮了直流側光伏單元的輸出功率，實現了在優先利用光伏出力的前提下進行功率的合理公平分配，提高了光伏等可再生能源的利用率。

技術領域

本發明涉及虛擬同步發電機技術領域，應用于光儲微網等場合，更具體地說是涉及一種多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法。

背景技術

微網中的以光伏、風力等可再生能源為主體的分布式電源一般通過電力電子逆變器連接到電力系統，逆變器控制靈活，響應速度快，但其屬于靜止元件，幾乎沒有慣性?？稍偕茉闯隽σ资墉h境影響，具有較大的波動性和隨機性，難以滿足電網友好性的要求。隨著可再生能源滲透率的增大，系統慣性顯著降低，頻率對負荷和可再生能源出力的波動更為敏感，電網的穩定運行存在較大的隱患。

虛擬同步發電機技術(VSG)因能為系統提供慣性，改善頻率穩定性而受到廣泛關注。單獨的光伏等可再生能源無法為虛擬同步發電機提供足夠的能量緩沖，影響系統的穩定性。為了保證虛擬同步發電機的穩定運行，需要在其直流側增加儲能單元，維持直流母線電壓恒定，補償一次能源出力的隨機波動性，同時為虛擬同步發電機的暫態過程提供能量緩沖。

現有采用虛擬同步發電機控制的逆變器并聯運行時，通常按照逆變器的額定容量進行功率分配，沒有考慮直流側一次能源的出力能力。直流側集成光伏和儲能單元的虛擬同步發電機在孤島運行時，如果負荷功率分配不當，可能會導致有的虛擬同步發電機輸出功率小于其直流側光伏出力，直流側光伏不能得到充分利用，而有的虛擬同步發電機輸出功率大于其直流側光伏出力，需要儲能單元補償功率缺額，不能保證最大限度的利用可再生能源。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法，以提高可再生能源的利用率。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法的特點是按如下步驟進行：

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

步驟2、使并聯運行的各虛擬同步發電機的參數對應成比例，獲得參數匹配的約束條件；

步驟3、利用所述參數匹配的約束條件，在微網系統不同的工作模式下獲得各臺虛擬同步發電機的控制參數。

本發明多機并聯虛擬同步發電機功率分配和參數自適應控制方法的特點也在于：按如下過程獲得傳遞函數G_pli:

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

式(1)中，△ω_i，△P_i，△P_refi，J_i和D_i分別為第i臺虛擬同步發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，轉動慣量和等效阻尼系數，s為積分算子；