[發明專利]一種多約束條件下的虛擬同步發電機控制方法

有效

• 申請號: 201811650246.8
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN109768582B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 孟建輝;彭嘉琳;王毅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/32
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

一種多約束條件下的虛擬同步發電機控制方法，屬于控制技術領域，目的是提高VSG系統的安全穩定性，其技術方案是，所述方法針對由發電機組、蓄電池VSG單元以及有功負荷構成的微電網系統，將多個影響系統穩定性的約束條件作為調節系統虛擬慣量H的依據，系統有功頻率控制采用虛擬同步發電機控制技術。本發明充分考慮儲能系統的充放電極限、系統頻率變化率、換流器容量以及系統瞬時交換功率四個約束條件的影響，據此調節系統虛擬慣量實現系統靈活可控，并避免蓄電池深度過充和過放，避免系統換流器出現過流停機的現象，從而延長了蓄電池以及換流器的使用壽命，提高了VSG系統的安全穩定性以及VSG控制技術的實用性。

技術領域

本發明涉及一種用于微電網系統中儲能端口的虛擬同步發電機(VSG)控制方法，屬于控制技術領域。

背景技術

以光伏、風電為主的新能源發電已受到世界各國的關注，但是與同步發電機(SG)相比，此類分布式電源(DG)接入大多基于電力電子變換器接口，本身不存在有利于保持系統頻率穩定的旋轉慣性，其不斷增加會降低系統整體的轉動慣量，當系統發生有功擾動時頻率的波動會增大，嚴重影響到電力系統的動態響應及穩定性。虛擬同步發電機(VSG)技術是解決這一問題的有效途徑，目的是通過模擬勵磁調節器以及頻率調節器，使電網中的DG表現出與傳統的同步發電機相同或者相似的特性。相比于傳統同步發電機，VSG系統采用的電力電子變換器接口具有靈活可控的特點，因此可利用此特點實現系統虛擬慣量的靈活可控。

系統的運行穩定性會受到頻率波動的影響，為減弱這種影響的作用，目前采用的自適應虛擬慣量控制方法，以單約束頻率變化率為反饋參數調節系統虛擬慣量H，來減小系統的頻率變化量，提高系統的頻率穩定性。但評價系統的穩定性不能僅考慮頻率穩定性，還需要考慮其他特性，包括硬件特性以及軟件特性，例如儲能系統(蓄電池)的充放電極限、系統頻率變化率、換流器容量、系統瞬時交換功率，硬件延時、擾動檢測時間等。實踐證明，現有的單約束虛擬慣量控制方法無法避免蓄電池深度過充和過放，以及系統換流器出現過流停機的現象，嚴重影響了蓄電池和換流器的使用壽命，不能確保系統安全穩定運行。因此探索考慮多個影響因素的虛擬同步發電機控制方法，對提高VSG系統的安全穩定性以及VSG控制技術的實用性具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種多約束條件下的虛擬同步發電機控制方法，以提高VSG系統的安全穩定性以及VSG控制技術的實用性。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種多約束條件下的虛擬同步發電機控制方法，所述方法針對由發電機組、蓄電池VSG單元以及有功負荷構成的微電網系統，將多個影響系統穩定性的約束條件作為調節系統虛擬慣量H的依據，系統有功頻率控制采用虛擬同步發電機控制技術，有功頻率控制表達式為：

其中，H為系統虛擬慣量，ω、ω_g表示逆變電源及公共母線的角頻率，K_d為阻尼系數，P_ref為有功功率設定值，P_o為VSG單元輸出的有功功率。

上述多約束條件下的虛擬同步發電機控制方法，所述系統虛擬慣量H與各約束條件之間的函數關系表達式為：