[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811047873.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109193760B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余運(yùn)俊;胡湘玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/24
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發(fā)明提供了一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法，包括以下步驟：步驟1，搭建并網(wǎng)光伏逆變器仿真模型；步驟2，搭建虛擬同步機(jī)控制及PI雙閉環(huán)控制仿真模型，搭建自抗擾控制仿真模型；步驟3，對(duì)整個(gè)控制器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；步驟4，將搭好的基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器功率自抗擾控制仿真模型在功率突變情況和三相電壓不平衡兩種情況下運(yùn)行；步驟5，將基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器功率自抗擾控制策略的仿真結(jié)果與虛擬同步機(jī)控制策略的仿真結(jié)果作對(duì)比，本發(fā)明在三相電壓不平衡下輸出功率波動(dòng)小，在參考功率突變時(shí)輸出功率能快速跟蹤參考功率，在外加擾動(dòng)的情況下，能夠快速抑制擾動(dòng)，降低輸出功率的波動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)中不提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的新能源發(fā)電越來(lái)越多，而提供系統(tǒng)慣量的同步發(fā)電機(jī)比例降低了，導(dǎo)致系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有所降低，當(dāng)負(fù)載波動(dòng)很大時(shí)，電網(wǎng)的頻率波動(dòng)會(huì)更加嚴(yán)重，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組造成不利影響。理想的并網(wǎng)光伏逆變器不僅能向電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)電能，還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的頻率和電壓幅值起到支撐作用，且在有擾動(dòng)的情況下，能夠盡可能地抑制擾動(dòng)，以保證電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，大量的同步發(fā)電機(jī)提供了足夠的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，起到了對(duì)電網(wǎng)電壓和頻率的支撐作用，然而分布式逆變器的物理結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)有很大差異，并不具備提供慣性的能力。

目前應(yīng)用較多的控制策略是PQ控制和下垂控制。PQ控制(恒功率控制)是使分布式電源輸出的有功功率和無(wú)功功率等于其參考功率，將參考的有功功率和無(wú)功功率除以電網(wǎng)電壓，輸出電流，再通過(guò)PI控制輸出給PWM。下垂控制利用分布式電源輸出有功功率與頻率呈線性關(guān)系而無(wú)功功率與電壓幅值成線性關(guān)系的原理而進(jìn)行控制。

現(xiàn)有的基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法存在以下缺陷：在三相電壓不平衡時(shí)，輸出功率波動(dòng)大；在外加擾動(dòng)時(shí)，不能快速地對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行抑制，且輸出功率波動(dòng)大；在參考功率突變時(shí)輸出功率跟蹤參考功率速度較慢。

如何設(shè)計(jì)一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器自抗擾控制方法，包括以下步驟：

步驟1，搭建并網(wǎng)光伏逆變器仿真模型；

步驟2，搭建虛擬同步機(jī)控制及PI雙閉環(huán)控制仿真模型，搭建自抗擾控制仿真模型；

步驟3，對(duì)整個(gè)控制器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，選取理想的控制器參數(shù)，并且對(duì)PI雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)增加電流補(bǔ)償；

步驟4，將搭好的基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器功率自抗擾控制仿真模型在功率突變情況和三相電壓不平衡兩種情況下運(yùn)行，得到兩種情況下的仿真結(jié)果；

步驟5，將基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)光伏逆變器功率自抗擾控制策略的仿真結(jié)果與虛擬同步機(jī)控制策略的仿真結(jié)果作對(duì)比，分析本控制策略的結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述步驟2包括以下步驟：

步驟2-1，搭建虛擬同步機(jī)控制仿真模型，虛擬同步機(jī)控制有有功控制和無(wú)功控制兩部分，輸出相位和電壓幅值，再搭建PI雙閉環(huán)控制仿真模型，并調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)；

步驟2-2，搭建自抗擾控制仿真模型，自抗擾控制器有跟蹤微分器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，誤差反饋律這三部分，分別設(shè)計(jì)并調(diào)節(jié)合適的參數(shù)；

步驟2-3，將自抗擾控制器作為控制外環(huán)，虛擬同步機(jī)控制作為控制內(nèi)環(huán)，將參考的功率輸入自抗擾控制器中，輸出一個(gè)帶有擾動(dòng)估計(jì)的功率信號(hào)，再將這個(gè)信號(hào)輸出給虛擬同步機(jī)控制環(huán)節(jié)。