[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;?？祩?/a>;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 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 下垂 系數 自適應 調節 虛擬 同步 發電機 控制 方法 | ||
本發明屬于虛擬同步電機控制領域，具體涉及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。本發明解決了電氣設備對頻率和電壓幅值變化敏感的問題，能使VSG在離網運行模式下，面對微電網負載的變化，不僅能維持微電網功率的平衡，而且實現了頻率的無差調節和相電壓幅值調節的小偏差。
技術領域
本發明屬于虛擬同步電機控制領域，具體涉及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。
背景技術
隨著能源短缺、環境污染等情況已嚴重影響社會與經濟的發展，經濟、清潔、可再生的風能、太陽能等新能源受到了越來越多的關注。隨著新能源并網裝機容量快速增長，傳統電力系統運行的穩定性因分布式電源發電具有非線性和隨機波動性，面臨著巨大威脅。分布式電源由于其電路中無旋轉元部件，屬于靜止式裝置，這使得分布式電源與傳統同步發電機相比，缺乏維持電網整體能量平衡、系統穩定的旋轉備用容量及轉動慣量。
若能使電路中無旋轉元部件的分布式電源借助儲能裝置模擬同步發電機的運行特性，將解決新能源大規模接入電網所造成的穩定性問題。為此，國內外學者提出了虛擬同步發電機(Virtual Synchronous Generator,VSG)。
采用虛擬同步電機技術的分布式電源既可以工作在并網運行模式，也可以工作在離網運行模式。當并網運行模式時，由于無需為系統提供頻率與電壓支撐，虛擬同步電機只需向電網輸出能量。當離網運行模式時，面對由負載變化導致的短周期、小幅度頻率和電壓幅值偏離，虛擬同步電機依靠其具有的慣性與阻尼，阻止頻率和電壓幅值發生突變，使其有足夠的時間調節輸出功率，恢復系統功率平衡，確保系統輸出交流電的各項參數在一定范圍以內。以上過程為虛擬同步電機的一次調整，虛擬同步電機的一次調整由有功頻率控制和無功電壓控制兩部分組成，本質上是一種下垂控制，屬于有差調節。離網運行模式下，負載變化導致虛擬同步電機輸出頻率和電壓幅值偏離額定值，將會影響一些對頻率和電壓幅值變化敏感的電氣設備的正常運行。
發明內容
根據以上現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提出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，通過采用下垂系數自適應調節的技術，解決了電氣設備對頻率和電壓幅值變化敏感的問題，具有實現頻率的無差調節和相電壓幅值調節的小偏差效果。
為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
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，所述方法具體步驟如下：
步驟一：設置VSG(虛擬同步發電機)輸出有功功率的上限值Pmax和下限值Pmin，設置VSG輸出無功功率的上限值Qmax和下限值Qmin，設置VSG輸出額定角頻率ωo，設置VSG輸出相電壓幅值上限值Umax和下線值Umin；
步驟二：采集VSG的輸出交流電的電壓Uo、輸出電流Io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Po和無功功率Qo；
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Pm與VSG輸出有功功率Po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(SVPWM)，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。
優選的，所述步驟三的具體建模公式如下：
具體公式如下：
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