[發明專利]基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法

有效

• 申請號: 201810083940.X
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108270238B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 張興;張行;李明;李飛;張海崢;管瑋琪;朱虹
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法。本發明在兩相旋轉坐標系中設計虛擬電阻，將傳統的穩態虛擬同步電阻設計為具有高通濾波器形式的動態虛擬同步電阻，利用動態虛擬同步電阻的在低頻段表現為小電阻從而不影響虛擬同步發電機的穩態性能，在諧振點處表現為一定值的電阻,從而減小了虛擬同步發電機輸出有功功率和無功功率在動態過程中的耦合程度，抑制了虛擬發電機動態過程中的振蕩。

技術領域

本發明涉及分布式發電及電力電子技術領域，特別是基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法。

背景技術

隨著新能源并網的增加，電力系統慣性、阻尼減少，穩定性變差。虛擬同步發電機(virtual synchronous generators，VSG)技術通過模擬同步發電機運行外特性，提高了系統的慣性，成為解決分布式電源高滲透率問題的有效方案之一。虛擬同步發電機中虛擬阻抗控制技術可以配置虛擬同步發電機的輸出阻抗廣泛用于虛擬同步發電機的功率解耦控制中，通過負的虛擬電阻，可以減少功率在穩態時的耦合程度。然而現有研究表明為正的虛擬電阻可以為系統提供阻尼，抑制虛擬同步發電機系統的振蕩，降低功率間動態的耦合程度。現有的虛擬阻抗技術無法同時做到抑制同步發電機系統的振蕩，降低功率動態過程的耦合程度且不影響功率穩態時的耦合程度。

題為“虛擬同步發電機的功率動態耦合機理及同步頻率諧振抑制策略”，《中國電機工程學報》，2017年第16期381～390頁的文章。該文提出了一種虛擬阻尼同步發電機控制策略。將虛擬阻抗設計為正電阻，可以抑制虛擬同步發電機動態過程中的振蕩，降低功率間動態過程中的耦合程度，然而正的虛擬電阻會增加功率間穩態時的耦合程度。

中國發明專利申請公開說明書CN 102623992 A于2012年08月01日公開的《基于旋轉坐標虛擬阻抗的孤島微電網控制及優化方法》雖然也是在兩相旋轉坐標系中設計虛擬阻抗，但其設計的虛擬阻抗是常數，無法在不同頻段表現出不同的虛擬阻抗值，從而不能靈活改造虛擬同步發電機系統的動態過程。

中國發明專利申請公開說明書CN 105429170 A于2016年03月23日公開的《一種基于可調虛擬阻抗的微網逆變器下垂控制方法》雖然可以降低功率在穩態時的耦合程度，但是無法降低功率在動態過程中的耦合程度，且所設計的虛擬阻抗也無法為虛擬同步發電機系統提供阻尼。

綜合以上文獻，現有的虛擬阻抗技術存在以下的不足：

1)無法同時兼顧抑制虛擬同步發電機系統的振蕩，降低功率動態過程的耦合程度且不影響功率穩態時的耦合程度。

2)大部分虛擬阻抗技術將虛擬阻抗設置為穩態形式，沒有利用虛擬阻抗技術靈活地改造虛擬同步發電機的動態性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題為針對現有虛擬阻抗控制方法無法兼顧抑制虛擬同步發電機系統的振蕩，降低功率動態過程的耦合程度且不影響功率穩態時的耦合程度的不足，提供一種既能為系統提供阻尼，又不會影響功率穩態時耦合程度的虛擬阻抗控制方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法，步驟如下：

步驟1、采樣虛擬同步發電機的三相輸出電流i_a,i_b,i_c，虛擬同步發電機的三相輸出電壓U_a,U_b,U_c，流過濾波電感的電流i_La,i_Lb,i_Lc，并計算虛擬同步發電機輸出的有功功率P_e和無功功率Q_e，所述虛擬同步發電機輸出的有功功率P_e和無功功率Q_e的計算式分別為：