[發(fā)明專利]一種基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112134500A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹山秀;文傳博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02P9/30
• 分類號(hào): H02P9/30;H02J3/48;H02J3/16;H02P103/20
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，將同步發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)機(jī)制引入到VSG的逆變器外環(huán)控制中，根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性及逆變器自身?xiàng)l件的限制，對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)的逆變器參數(shù)建立模糊控制模型，根據(jù)一個(gè)振蕩周期內(nèi)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子頻率變化量、變化率與虛擬慣量和虛擬阻尼之間的關(guān)系，分別以頻率變化率及變化量為輸入變量，通過模糊化、模糊控制推理及去模糊化操作，輸出對(duì)應(yīng)的虛擬慣量變化量、虛擬阻尼變化量，實(shí)現(xiàn)參數(shù)自適應(yīng)變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性及逆變器自身?xiàng)l件的限制，對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)的逆變器參數(shù)建立模糊控制模型的具體流程包括：

1)判斷系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，若是，則輸出虛擬慣量變化量為虛擬慣量的初始值、虛擬阻尼變化量為虛擬阻尼的初始值，否則，執(zhí)行下一步；

2)建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的逆變器參數(shù)模糊控制模型，根據(jù)VSG功角振蕩曲線，分別獲取轉(zhuǎn)子角頻率的變化率、瞬時(shí)角頻率與額定角頻率的差值與虛擬慣量、虛擬阻尼之間的關(guān)系；

3)利用獲取的上述關(guān)系分別建立虛擬慣量、虛擬阻尼的模糊控制規(guī)則，根據(jù)模糊變化輸出虛擬慣量變化量、虛擬阻尼變化量，使虛擬慣量和虛擬阻尼自適應(yīng)變化；

4)將步驟3)應(yīng)用至逆變器控制策略中的有功-頻率控制環(huán)中，獲取實(shí)際同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及與阻尼轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的阻尼系數(shù)；

5)輸出實(shí)際同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及與阻尼轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的阻尼系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟2)中，獲取模擬擾動(dòng)下VSG功角曲線和一個(gè)振蕩周期的頻率變化曲線，獲取頻率變化率和瞬時(shí)角頻率與額定角頻率的差值，根據(jù)頻率變化率和瞬時(shí)角頻率與額定角頻率的差值建立虛擬慣量、阻尼的模糊自適應(yīng)參數(shù)控制策略。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，通過模糊化、模糊控制推理及去模糊化操作，輸出對(duì)應(yīng)的虛擬慣量變化量、虛擬阻尼變化量的具體步驟包括：

a)采集額定角頻率ω₀與逆變器輸出的實(shí)際角頻率ω，獲取瞬時(shí)角頻率與額定角頻率的差值Δω及其對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)dω/dt，將Δω和dω/dt經(jīng)過零階保持器后的值e’、e’_c作為模糊控制器的輸入，并對(duì)輸入信號(hào)e’、e’_c做線性尺度變換得到輸入變量E’、E’_C，并在各自論域內(nèi)進(jìn)行模糊分割，分別確定E’、E’_C的隸屬度函數(shù)，使之成為模糊輸入量E*、E*_C；

b)建立模糊規(guī)則，對(duì)模糊輸入量E*、E*_C進(jìn)行模糊推理并得出在相應(yīng)論域內(nèi)的模糊輸出U*，對(duì)模糊輸出進(jìn)行反模糊變換得到模糊輸出的精確值U，并對(duì)U進(jìn)行反向線性尺度變換后得到實(shí)際輸出u；

c)取采樣周期為T，重復(fù)步驟a)、b)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)虛擬慣量和虛擬阻尼。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，在模擬擾動(dòng)下VSG功角曲線中，當(dāng)某時(shí)間區(qū)間內(nèi)，虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt先突增再逐漸減小，而虛擬轉(zhuǎn)子角速度大于電網(wǎng)額定角速度且不斷增加，則在該區(qū)間內(nèi)增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)抑制dω/dt和瞬時(shí)角頻率與額定角頻率的差值Δω過大，此區(qū)間內(nèi)dω/dt＞0,Δω＞0。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，當(dāng)虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＜0，轉(zhuǎn)子角速度開始從極大值逐漸減小，而轉(zhuǎn)子角速度仍大于電網(wǎng)角速度，則在此時(shí)間段內(nèi)減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，當(dāng)虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＜0，且dω/dt先突減再逐漸減小，轉(zhuǎn)子角速度向極小值逐漸減小，轉(zhuǎn)子角速度小于電網(wǎng)角速度，則在此時(shí)間段內(nèi)減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊控制的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，當(dāng)虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＞0,Δω＞0，且dω/dt逐漸增大，轉(zhuǎn)子角速度小于電網(wǎng)角速度，則在此時(shí)間段內(nèi)增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)。