[發明專利]一種混合微網換流器自適應虛擬同步機控制方法

有效

• 申請號: 202011295937.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112467784B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 馮仰敏;楊沛豪;趙勇;李立勛;張寶鋒;王燕
• 申請（專利權）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任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種混合微網換流器自適應虛擬同步機控制方法，該方法采用自適應虛擬轉動慣量J、自適應虛擬阻尼D在VSG控制系統中，對混合微網AC/DC換流器功率波動進行抑制。進一步的為了得到額定虛擬參數取值范圍，對自適應VSG控制系統建立小信號模型，通過分析其特征值并參考同步發電機振蕩角頻率取值，得到阻尼比和額定阻尼系數。本發明采用自適應虛擬轉動慣量J、自適應虛擬阻尼D在VSG控制系統中，提出一種在角頻率增加階段，增加J同時適當減少D；在角頻率減少階段，減少J同時適當增加D的雙虛擬參數自適應控制方案。本發明可以保證系統響應速度，并且加快功率進入穩定狀態。雙自適應虛擬參數可以有效抑制功率波動。

技術領域

本發明涉及一種混合微網換流器自適應虛擬同步機控制方法，該方法采用雙自適應參數提高混合微網換流器虛擬同步機控制系統功率調節能力，通過對自適應虛擬同步機控制系統建立小信號模型分析額定虛擬參數取值。

背景技術

交直流混合微電網由交流子網、直流子網以及AC/DC接口變換器組成，交直流混合微網是未來微網發展的高級形式，綜合了交流微電網和直流子網兩者的優點，增強了多種不同類型微電源和各類形式的負荷接入微電網系統的靈活性，AC/DC接口變換器作為交流子網、直流子網功率傳輸介質，不僅需要維持子網之間功率動態平衡，還需要保證整個微電網穩定運行。如何通過控制策略實現AC/DC接口變換器功率穩定傳輸，是保障交直流混合微電網協調運行的關鍵。

交直流混合微電網中AC/DC接口變換器通常采用下垂控制，下垂控制不具備慣性和阻尼環節，無法維持分布式電源高滲透率混合微電網換流器控制系統穩定。通過模仿傳統同步發電機使AC/DC接口變換器具備慣性的控制策略，即虛擬同步機(VirtualSynchronous?Generation,VSG)控制策略，受到了業內的廣泛關注。但常規VSG控制中，虛擬參數為定值，無法抑制交直流微電網功率交換過程中的功率震蕩。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混合微網換流器自適應虛擬同步機控制方法，該方法采用自適應虛擬轉動慣量J、自適應虛擬阻尼D在VSG控制系統中，對混合微網AC/DC換流器功率波動進行抑制。進一步的為了得到額定虛擬參數取值范圍，對自適應VSG控制系統建立小信號模型，通過分析其特征值并參考同步發電機振蕩角頻率取值，得到阻尼比和額定阻尼系數。

本發明采取如下技術方案來實現的：

一種混合微網換流器自適應虛擬同步機控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

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

2)根據交流子網有功出力調節量、直流子網有功出力調節量與AC/DC換流器功率調節量相等，混合微電網瞬時有功變化量相同，建立AC/DC換流器有功交換表達式；

3)將步驟2)中交流子網有功出力調節量、直流子網有功出力調節量分別展開為穩態有功變化量與動態功率變化量；

4)根據步驟3)交流子網有功出力調節量、直流子網有功出力調節量展開式，模擬同步發電機，得到交直流混合微網AC/DC換流器流器虛擬同步機VSG轉子運動方程和無功調節表達式；

5)分析步驟4)交直流混合微網AC/DC換流器流器VSG轉子運動方程里的虛擬轉動慣量J及虛擬阻尼系數D，對功率調節穩定性能的影響，構建自適應虛擬慣量和虛擬阻尼系數；

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

7)將步驟6)得到的換流器交流側有功功率一階、二階導數及步驟3)交流子網有功出力調節量展開式帶入步驟4)交直流混合微網AC/DC換流器流器VSG轉子運動方程中，得到VSG輸出功率參考值表達式；