[發明專利]一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法

在審

• 申請號: 201811040637.8
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109301858A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 余運俊;王忠陽
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明提供了一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法，包括以下步驟：步驟1，采集逆變器的輸出電壓、輸出電流，計算出逆變器的輸出有功功率和無功功率；步驟2，整定VSG內部的參數；步驟3，將計算得到的有功功率和無功功率輸入到虛擬同步機中；步驟4，建立虛擬同步機的非線性模型；步驟5，當剛剛啟動系統和給定視在功率突變時，將基于虛擬同步機的并網光伏逆變器功率ADP策略的仿真結果與虛擬同步機控制策略的仿真結果作對比，分析控制策略的結果，本發明減少了系統的振蕩，加快了功角和輸出電壓的響應速度，改善了頻率的振蕩，在功率指令發生變化時，該方法也能夠有效的改善系統的動態性能，提高了系統的安全可靠性。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，具體為一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法。

背景技術

隨著可再生能源問題的日益嚴重，傳統的化石能源無法滿足人們的日常需求，傳統能源的開發正變得越來越困難。易于開采的煤礦和石油領域不斷減少。許多能源只有幾十年的儲量。同時，這些能源在使用時會產生二氧化碳排放，這不僅會導致氣候變暖，而且還很難避免灰塵和酸雨等污染。因此人們將注意力轉向新的，可再生的清潔能源。全球對能源的需求不斷增長，同時必須比傳統發電技術產生的能源更清潔。目前，微電網中的分布式發電(DG)主要包括光伏電池，風力渦輪機，水力發電等。

隨著新能源的增加，大量的可再生能源通過并網逆變器組成分布式電源接入電網，然而，這些電子設備中的大多數都是由數字電路控制的。瞬態響應速度快，沒有慣性。它不參與電網的調頻和電壓調節。不能為電網提供電力支持，難以滿足電網的要求。電網的安全性帶來了嚴峻的挑戰。因此，需要并網運行的分布式逆變器不僅可以為電網提供能量，而且還具有一定的電壓幅度和頻率支持能力。因此，有關學者提出了下垂控制方案，在微電網應用中，下垂控制分別通過P/f下垂控制和Q/V下垂控制獲得穩定的頻率和電壓，并且已經表明下垂系數和輔助下垂控制環的優化有助于提高系統穩定性。但是，具有下垂控制的DG仍然沒有對電力系統的慣性支持。為了模擬同步發電機的阻尼和慣性，提出了一種稱為虛擬同步發電機的新方法。為了模擬同步發電機的阻尼和慣性環節，虛擬同步發電機(VSG)技術應運而生，VSG控制策略最先由歐洲VSYNC工程提出了虛擬同步機技術。

現有的基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法存在以下缺陷：沒有改善系統振蕩的設計，導致系統的振蕩大，穩定性較差；在系統剛啟動的時候和給定視在功率發生變化時，功角和輸出電壓的響應速度較慢，其輸出的頻率振蕩不能夠得到有效的緩解；不能有效地改善系統的動態響應性能，安全可靠性較低。

如何設計一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于自適應動態規劃優化虛擬同步機光伏并網逆變器的控制方法，包括以下通用步驟和特定步驟：

所述通用步驟為：

步驟1，采集逆變器的輸出電壓、輸出電流，計算出逆變器的輸出有功功率和無功功率；

步驟2，通過給定有功功率到輸出有功功率的二階系統方程，整定VSG內部的參數；

步驟3，將計算得到的有功功率和無功功率輸入到虛擬同步機中，通過給定有功-頻率和無功-電壓方程得到逆變器的輸出頻率與輸出電壓；

所述特定步驟為：

步驟4，建立虛擬同步機的非線性模型，通過線性化，以功角和頻率誤差作為狀態變量，逆變器輸出電壓作為控制變量，設定一個性能指標函數，通過自適應動態規劃算法，得到最優的控制算法；