[發明專利]一種基于下垂系數自適應調節的虛擬同步發電機控制方法

有效

• 申請號: 201810028157.3
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108306337B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 高文根;吳浙勛;何睿;桑康偉;楊運峰
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/48;H02J3/50;H02P21/24;H02P21/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

1.一種基于下垂系數自適應調節的虛擬同步發電機控制方法，其特征在于,所述方法具體步驟如下：

步驟一：設置VSG輸出有功功率的上限值P_max和下限值P_min，設置VSG輸出無功功率的上限值Q_max和下限值Q_min，設置VSG輸出額定角頻率ω_o，設置VSG輸出相電壓幅值上限值U_max和下線值U_min；

步驟二：采集VSG的輸出交流電的電壓U_o、輸出電流I_o和輸出角頻率ω，并經過有功功率和無功功率計算，獲得VSG的輸出有功功率P_o和無功功率Q_o；

步驟三：建立虛擬同步發電機模型，

步驟四：將VSG輸出角頻率ω、虛擬機械功率P_m與VSG輸出有功功率P_o作為VSG轉子方程的輸入，得到調制電壓的參考相角θ；

步驟五：將E和θ合成的調制電壓進行空間電壓矢量調制，生成控制信號，控制信號經過隔離放大后作用于逆變器主電路，完成VSG的控制；

其中，E為調制電壓的參考電壓幅值，θ為調制電壓的參考相角；

所述步驟三的具體建模公式如下：

P_m＝P_ref+K_p(ω_o-ω)

式中：P_ref、P_o、P_m分別為VSG的給定有功功率、實際輸出有功功率和虛擬機械功率，ω_o和ω分別為VSG的額定角頻率和輸出角頻率，D_p為VSG虛擬阻尼，J為VSG的虛擬轉動慣量，K_p為有功頻率下垂系數，Q_ref、Q_o分別為VSG的給定無功功率和實際輸出無功功率，U_ref為VSG的參考相電壓幅值，U_o為VSG的輸出相電壓幅值，K_q為無功電壓下垂系數，K為積分控制系數；

所述步驟四中，當VSG輸出角頻率ω偏離額定值ω_o時，有功頻率下垂系數K_p根據VSG實際工作狀況進行自適應調節，使VSG輸出角頻率ω值維持在額定值，其中，K_p的自適應調節依據如下公式：

式中：ω^*為VSG空載角頻率；為VSG在t-t₀時刻輸出的有功功率，由P_o延時t₀得到；

所述步驟四中，取值范圍必須在[P_min，P_max]范圍內，當時，則取值為P_min；當時，則取值為P_max；

所述步驟五中，當U_o≤U_min或U_max≤U_o時，K_q根據VSG實際工作狀況進行自適應調節，使得U_o恢復到U_min≤U_o≤U_max水平；當U_min≤U_o≤U_max時，不對K_q進行調整；其中，K_q的自適應調節依據如下公式：

式中：U^*為VSG空載相電壓幅值，為VSG在t-t₀時刻輸出的無功功率，由Q_o延時t₀得到；

所述步驟五中，的取值范圍為當時，則取值為Q_min；當時，則取值為Q_max。