[發明專利]一種變積分系數的虛擬同步機頻率恢復控制方法

有效

• 申請號: 202110970076.7
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113659592B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 王曉寰;姜威;柴秀慧;陳加南;趙曉君
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

本發明公開了一種變積分系數的虛擬同步機頻率恢復控制方法，涉及微電網分布式發電技術領域，包括在虛擬同步機控制策略的有功控制環路中加入增益為Ksubgt;i/subgt;的積分反饋環節，通過啟動積分反饋環節來實現頻率恢復控制；通過頻率恢復觸發信號Ssubgt;r/subgt;決定何時啟動頻率恢復控制策略；通過df/dt是否等于0為頻率恢復配置不同的積分系數；本發明與傳統頻率恢復策略相比，通過頻率恢復觸發信號Ssubgt;r/subgt;的設計實現了常規VSG控制與頻率恢復控制兩種運行模式的精準切換；同時在頻率恢復過程中，既能獲得較小的下跌深度，防止頻率恢復過程中的短時越限，又能獲取較快的恢復時間并不出現振蕩問題，提高了整個微電網系統運行的穩定性。

技術領域

本發明涉及微電網分布式發電技術領域，尤其是一種變積分系數的虛擬同步機頻率恢復控制方法，用于微電網逆變器的頻率恢復控制。

背景技術

虛擬同步機(Virtual?Synchronous?Generator，VSG)控制策略只具備一次調頻能力，不具備頻率恢復能力。當負荷的大小與VSG的給定有功P_ref不相等時，在VSG一次調頻的作用下，VSG的輸出頻率將偏離額定頻率。若VSG的輸出頻率超出負荷的安全工作頻率區間，將會對負荷的正常工作以及微電網的穩定運行產生影響，因此需引入頻率恢復策略，使得VSG的輸出頻率恢復至額定值。傳統VSG頻率恢復策略中，積分反饋環節的積分系數為固定值，固定值的積分系數在頻率恢復過程中，快速性和穩定性兩者之間存在矛盾。同時現有技術對頻率恢復觸發信號的設計較為模糊。因此，如何快速穩定地實現VSG的頻率恢復，是VSG在微電網大規模應用必須攻克的難題，對微電網的安全穩定運行具有很重要的研究價值和意義。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種變積分系數的虛擬同步機頻率恢復控制方法，通過頻率恢復觸發信號S_r實現了常規VSG控制與頻率恢復控制兩種運行模式的精準切換；同時在頻率恢復過程中，既能獲得較小的下跌深度，防止頻率恢復過程中的短時越限，又能獲取較快的恢復時間并不出現振蕩問題，提高了整個微電網系統運行的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種變積分系數的虛擬同步機頻率恢復控制方法，包括以下步驟：

步驟S1：在虛擬同步機控制策略的有功控制環路中加入增益為K_i的積分反饋環節，通過啟動積分反饋環節來實現頻率恢復控制；

步驟S2：判斷虛擬同步機的輸出功率P_out與虛擬同步機的參考功率P_ref差值的絕對值|ΔP|與調頻功率閾值ΔP₀的大??；如果|ΔP|＜ΔP₀，頻率恢復觸發信號S_r＝0，不啟動頻率恢復策略；如果|ΔP|≥ΔP₀，S_r＝1，啟動頻率恢復策略；

步驟S3：S_r＝0，即不啟動頻率恢復策略時，積分反饋環節的頻率恢復修正系數為K_i＝0；

步驟S4：S_r＝1，即啟動頻率恢復策略時，將頻率恢復過程劃分為頻率恢復階段1和頻率恢復階段2；頻率恢復階段1是頻率恢復策略啟動時刻到df/dt第一次等于0所對應的區間，在該階段積分反饋環節配置頻率恢復修正系數K_i＝K_i1；頻率恢復階段2是從df/dt第一次等于0到完成頻率恢復時所對應的區間，在該階段積分反饋環節配置頻率恢復修正系數K_i＝K_i2。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述步驟S1中在虛擬同步機控制策略的有功控制環路中加入增益為K_i的積分反饋環節，則有功-頻率的控制環路方程為：