[發明專利]一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法

在審

• 申請號: 202210070890.8
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114389307A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 于晶榮;申鴻哲;鄒勇軍;周仁友;孫文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/00
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司 44380
• 代理人: 吳雅麗

本發明公開了一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法，采用模糊控制器對虛擬同步發電機級聯微電網實施控制；模糊控制器的輸入量為ω_s，dω/dt，輸出量為ΔJ和ΔD；ω_s是角頻率偏差；dω/dt是角頻率變化率；ΔJ是虛擬慣量的變化量；ΔD是阻尼系數的變化量；使用量化因子k1、k2分別對ω_s，dω/dt進行歸一化處理；模糊控制器通過給定的模糊規則和去模糊化推理得到ΔJ和ΔD。本發明根據同步發電機角頻率變化率和角頻率變化量的變化規律，將震蕩周期細分并加以改進，重新設計模糊規則表，調節虛擬慣量和阻尼系數，以提高VSG的控制效果。

技術領域

本發明涉及一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法。

背景技術

為了解決能源問題，緩解環境污染，世界各國積極尋找提高能源利用效率的方法并積極開發新能源。而新能源在并入傳統的集中式電網的過程中存在著分布分散、容量較小，能量具有間歇性和波動性等問題。為解決這些問題，美國可靠性技術解決方案協會(CERTS)于 2002年提出了微電網這一概念。

微電網是指將本地負載、可再生能源和儲能裝置結合在一起組成的區域性電網，根據微電網中微源逆變器的連接方式，可以分為級聯微電網與并聯微電網。其中，級聯微電網是通過將各個逆變器串聯連接在一起，向微電網提供功率支撐，不需要使用升壓變壓器，它能夠使功率輸出不同的低壓微源作為一個整體提供更高的交流母線電壓等級。同時，通過級聯型逆變器連接的微電網不僅具有多電平逆變器的諸多優點，還具備獨特的優勢。級聯型逆變器無需均衡電容電壓，二極管鉗位型逆變器的多電平是由多個電容分壓得到的，工作時需要保證電容電壓穩定。而在級聯型逆變器中，各隔離直流電源在充放電上是完全解耦的，只要各直流電源容量足夠，無需特別的均衡控制。同時級聯型逆變器結構上易于模塊化和拓展，還擁有相電壓冗余特性，便于實現軟開關技術等優點，引起了國內外學者的廣泛興趣。

現有的方式是采用下垂控制，控制算法復雜，而且效果不太理想。

因此，有必要設計一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法，該自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法實施方法簡單有效，易于推廣應用。

發明的技術解決方案如下：

一種自適應虛擬同步發電機級聯微電網控制方法，采用模糊控制器對虛擬同步發電機級聯微電網實施控制；

模糊控制器的輸入量為ω_s，dω/dt，輸出量為ΔJ和ΔD；

ω_s是角頻率偏差；dω/dt是角頻率變化率；ΔJ是虛擬慣量的變化量；ΔD是阻尼系數的變化量；

使用量化因子k1、k2分別對ω_s，dω/dt進行歸一化處理；模糊控制器通過給定的模糊規則和去模糊化推理得到ΔJ和ΔD。

在模糊控制器中，采用三角隸屬函數與梯形隸屬函數結合，ω_s與dω/dt的基本論域都取[-1,1]，ΔJ設置為[-0.6,0.6],ΔD的設置范圍為[-6,6]，對輸入信號與輸出信號量化因子后映射到相應的區間，對應的模糊變量的集合范圍為{NL，NS，NM，ZO，PS，PM，PL}，模糊變量NL，NS，NM，ZO，PS，PM，PL分別對應負大，負中，負小，零，正小，正中，正大。

表4 D的模糊規則

表5 J的模糊規則

模糊規則見表4和表5，在輸入確定的情況下，使用MAX-MIN的方法確定輸出模糊控制量。