[發明專利]基于主從式控制的逆變器光伏虛擬同步控制方法

有效

• 申請號: 201810462242.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108631363B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 張興;張海崢;李明;劉芳;劉曉璽;陳巧地
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/42
• 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

本發明公開了基于主從式控制的逆變器光伏虛擬同步控制方法。該方法將光伏電站的光伏逆變器設置為主從控制模式，主逆變器執行最大功率追蹤控制方法，從逆變器執行光伏虛擬同步控制方法，在主逆變器獲得最大功率點的功率和電壓通過通信發送給從逆變器，使從逆變器調整功率追蹤的步長和調頻參數。本發明改進原有光伏虛擬同步控制方法，使從逆變器始終處于調頻狀態，對電網頻率有更好的調節效果。

技術領域

本發明屬于光伏逆變器并網控制領域，具體涉及一種基于主從式控制的逆變器光伏虛擬同步控制方法。

背景技術

隨著分布式發電技術逐步成熟，光伏、風電等新能源發電應用越來越廣泛，但是分布式發電系統是通過逆變器等電力電子裝置輸出電能與電網相連，雖然暫態響應速度快，但其不具備慣性，也無法支撐電網的一次調頻。大規模新能源的并網時電網滲透率不斷增加，傳統同步發電機的裝機比例不斷下降，這導致電力系統旋轉慣量和系統阻尼的降低，使電網魯棒性變弱。而且，光伏發電系統多采用最大功率跟蹤方式并網，其“只管發電，不管電網”的特性，也導致電網能量過剩，加劇了電網頻率的惡化。

近年來國內外學者提出了虛擬同步發電機(VSG)的控制方法，借鑒傳統電力系統中對電網天然友好的同步發電機的運行特點和控制方式，使光伏并網系統模擬同步發電機的慣性和阻尼特性，有助于其實現友好并網，虛擬同步技術借鑒其運行特性以及控制方式，模擬傳統同步發電機的轉動慣性和阻尼的外特性，實現友好并網。現今高滲透率電網的功率供需關系不再要求光伏發電系統時刻處于最大功率追蹤狀態，也迫切希望其能夠參與到電網調頻調壓的過程中來，如何依托靈活可控的電力電子技術提高光伏系統的可靠性，使其成為共同維護電網安全穩定的“參與者”，具有非常重要的意義。

現有光伏虛擬同步技術改進傳統光伏逆變器的控制策略，其控制獨立，相互不干擾，但是由于為保證系統穩定，需隔一段時間進行最大功率追蹤來確定備用功率點，然后在備用功率點處調頻，以確保輸出功率不會超過最大功率，但是由于不斷在調頻狀態切換，最大功率追蹤過程不能調頻，影響調頻效果。

目前，對于光伏虛擬同步發電機技術，已有多篇學術論文進行分析并提出解決方案，例如：

1、題為(“基于虛擬同步發電機的光伏并網系統及仿真分析”，毛弋，向海燕，康倫，《湖南師范大學自然科學學報》，2013年第36卷第3期27-32頁)文章中將虛擬同步控制策略應用于光伏并網系統，使光伏逆變器具有同步發電機的外特性，但文章對系統的穩定性問題并未做深入研究，同時也不能使光伏逆變器的出力靈活可控。

2、題為“A consensus-based frequency control for photovoltaic connectedvirtual synchronous generators in microgrid”，Guo Y,Chen L,《IEEE InternationalConference on Power System Technology》2016:1-6.(“一種基于一致性頻率控制的光伏微網虛擬同步發電機”，郭巖，陳來軍，IEEE電力系統技術國際會議，2016年第1-6頁)文章將虛擬同步技術和光伏逆變器的最大功率追蹤技術結合，使光伏逆變器在沒有儲能的情況下具有調頻調壓功能。但是文章存在以下不足：該文并未對最大功率追蹤方法進行改進，使系統穩定性依靠限幅PI控制器來調節，但是參數不易整定。

3、題為(“考慮源端動態特性的光伏虛擬同步機多模式運行控制”，鄭天文,陳來軍,劉煒,《中國電機工程學報》，2017年第37卷第2期第454-463頁)文章中增加了虛擬同步發電機的電磁部分和機電特性，在運行特性上和傳統同步發電機更接近。但此方法存在對光伏虛擬同步發電機的穩定性未作過多研究，針對在功率和電壓上額外增加一個PI控制器，控制器的參數不易整定，且當光伏功率不足時，并網狀態減小電壓幅值容易造成逆變器脫網。

發明內容