[發(fā)明專利]一種混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011295937.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112467784B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮仰敏;楊沛豪;趙勇;李立勛;張寶鋒;王燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)功率傳輸方程，并對功率傳輸方程進(jìn)行化簡；

2)根據(jù)交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量與AC/DC換流器功率調(diào)節(jié)量相等，混合微電網(wǎng)瞬時(shí)有功變化量相同，建立AC/DC換流器有功交換表達(dá)式；

3)將步驟2)中交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量分別展開為穩(wěn)態(tài)有功變化量與動(dòng)態(tài)功率變化量；

4)根據(jù)步驟3)交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量展開式，模擬同步發(fā)電機(jī)，得到交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器虛擬同步機(jī)VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程和無功調(diào)節(jié)表達(dá)式；

5)分析步驟4)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程里的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及虛擬阻尼系數(shù)D，對功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定性能的影響，構(gòu)建自適應(yīng)虛擬慣量和虛擬阻尼系數(shù)；

6)為得到步驟5)自適應(yīng)虛擬慣量和虛擬阻尼系數(shù)中的額定虛擬參數(shù)J₀和D₀取值范圍，對步驟1)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)有功功率進(jìn)行一階、二階求導(dǎo)；

7)將步驟6)得到的換流器交流側(cè)有功功率一階、二階導(dǎo)數(shù)及步驟3)交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量展開式帶入步驟4)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中，得到VSG輸出功率參考值表達(dá)式；

8)步驟7)VSG輸出功率參考值建立小信號模型并進(jìn)行拉氏變換，并計(jì)算其特征根；

9)分析步驟8)VSG輸出功率參考值小信號模型及特征根，得到系統(tǒng)自然震蕩轉(zhuǎn)速和阻尼比；

10)參考同步發(fā)電機(jī)振蕩頻率，得到額定虛擬慣量取值范圍，在考慮阻尼系數(shù)的基礎(chǔ)上，利用最優(yōu)二階系統(tǒng)分析法，考慮阻尼系數(shù)的基礎(chǔ)上，確定步驟9)阻尼比和額定阻尼系數(shù)；

11)根據(jù)步驟10)額定虛擬慣量取值范圍和額定阻尼系數(shù)，設(shè)置步驟5)自適應(yīng)虛擬慣量和虛擬阻尼系數(shù)，代替步驟4)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中原虛擬慣量和虛擬阻尼系數(shù)，實(shí)現(xiàn)混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)功率穩(wěn)定控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)控制方法，其特征在于，步驟1)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：建立交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)功率傳輸方程：

其中：R_f、X_f為濾波電路電阻值及感抗值；E為AC/DC換流器交流側(cè)橋臂電壓幅值，U_ac為交流側(cè)電壓幅值；δ為功角；AC/DC換流器內(nèi)部參數(shù)中，滿足R_f＜＜X_f，交流側(cè)功率傳輸方程簡化為：

換流器交流側(cè)橋臂電壓與交流側(cè)電壓之間功角δ很小，有：有功功率表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)控制方法，其特征在于，步驟2)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：根據(jù)交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量與AC/DC換流器功率調(diào)節(jié)量相等，混合微電網(wǎng)瞬時(shí)有功變化量相同，建立AC/DC換流器有功交換表達(dá)式：P_acref-P_ac＝P_dc-P_dcref＝ΔP。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合微網(wǎng)換流器自適應(yīng)虛擬同步機(jī)控制方法，其特征在于，步驟3)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：將步驟2)中交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量分別展開為穩(wěn)態(tài)有功變化量與動(dòng)態(tài)功率變化量；交流子網(wǎng)中有功出力調(diào)節(jié)量表示為：

其中：k_ω為交流電網(wǎng)下垂調(diào)節(jié)系數(shù)；k_ω(ω-ω₀)是穩(wěn)態(tài)有功變化量；為虛擬轉(zhuǎn)子慣量吸收或者發(fā)出的瞬時(shí)有功功率，在虛擬同步機(jī)控制中為交流頻率提供慣性環(huán)節(jié)；直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量表示為：

其中：k_udc為直流電網(wǎng)下垂調(diào)節(jié)系數(shù)；U_dc為直流母線電壓實(shí)際值；U_dc0為直流母線電壓初始值；是直流電容的充放電功率，屬于動(dòng)態(tài)功率波動(dòng)。