基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法技术

本发明专利技术提供了基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，属于控制领域，包括：获取直轴电流，在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗；将得到的线路阻抗与电流想成得到PCC点电压，在控制环路中加入电压控制环和功率控制环实现VSG控制；在所述VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。根据其压降得到公共耦合点点的电压，将其引入原有的VSG控制中，以此消除线路阻抗的影响。另外，在传统的虚拟同步机控制中叠加经计算得到的相应电压补偿值，消除由功率耦合引起的误差，实现多VSG并联时的精确无功功率均分。

Parallel Reactive synchronous control method based on online impedance identification

The invention provides a reactive power sharing control method of parallel virtual synchronizer based on on-line impedance identification, which belongs to the control field, including obtaining the direct current, adding pulse current disturbance in the obtained direct current, sampling the current and voltage after the disturbance, and obtaining the impedance of the line based on the sampling result; the result will be obtained. The circuit impedance and current are expected to get the PCC point voltage, and the voltage control loop and the power control loop are added in the control loop to realize the VSG control. The voltage compensation value Delta U, which is used to eliminate the error caused by the power angle error interference, is added to the VSG control process. According to the voltage drop, the voltage at the common coupling point is obtained, which is introduced into the original VSG control to eliminate the influence of line impedance. In addition, the calculated voltage compensation values are superimposed on the traditional virtual synchronizer control, and the error caused by the power coupling is eliminated, and the accurate reactive power equalization of the multi VSG parallel is realized.

【技术实现步骤摘要】
基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法
本专利技术属于控制领域，特别涉及一种基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法。
技术介绍
随着技术的不断发展，分布式能源(DG)的应用更加广泛，多个逆变器的并联运行也成为目前的研究热点。虚拟同步机(VSG)技术在传统的下垂控制基础上增加了惯性和阻尼环节，使得逆变器模拟同步发电机的运行特性，提高了系统暂态频率的稳定性。然而，当多个逆变器并联的情况下，由线路阻抗差异导致的功率耦合引起的无功功率分配不均衡的问题并不能得到解决。由于线路压降的存在，有功功率与无功功率之间存在耦合。由于功率耦合的存在，当有功功率发生改变时，逆变器输出的无功功率也随着有功功率的变化产生改变。考虑线路阻抗差异的影响，首先，采用脉冲相应法通过给电流控制环叠加电流扰动，根据响应计算出线路阻抗估计值。由此，在传统的虚拟同步机控制中叠加经计算后的相应电压补偿，消除由功率耦合引起的误差，实现多VSG并联时的准确的无功功率均分。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了实现无功功率精确分配的基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机(VSG)无功功率均分控制方法。为了达到上述技术目的，本专利技术提供了基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，所述无功均分控制方法，包括：获取直轴电流，在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗；将得到的线路阻抗与电流想成得到PCC点电压，在控制环路中加入电压控制环和功率控制环实现VSG控制；在所述VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。可选的，所述在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗，包括：对逆变器的输出电流进行检测；当检测到输出电流达到正向峰值时，在输出电流上叠加负向矩形脉冲电流扰动；当检测到输出电流达到预设值时，撤销已叠加的电流扰动，对撤销电流扰动后的电流电压相应信号进行采样，得到线路阻抗。可选的，所述基于采样结果得到线路阻抗，包括：获取连续两个运行周期状态不变的交流系统的输出电流响应；对输出电流响应进行转换，得到脉冲响应的频域表达式；对频域表达式进行正负序分离计算，得到线路阻抗值表达式。可选的，所述无功均分控制方法，还包括：在所述VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：通过根据其压降得到公共耦合点(PCC)点的电压，将其引入原有的VSG控制中，以此消除线路阻抗的影响。另外，在传统的虚拟同步机控制中叠加经计算得到的相应电压补偿值，消除由功率耦合引起的误差，实现多VSG并联时的精确无功功率均分。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法的流程示意图；图2是本专利技术提供的理论上的有功及无功功率波形图。具体实施方式为使本专利技术的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的结构作进一步地描述。实施例一本专利技术的目的是为了解决采用现有的控制方法虽然解决了有功功率的暂态振荡等问题，但无功功率存在误差且无功功率无法均匀分配等问题依旧存在，本专利技术提供基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机(VSG)无功功率均分控制方法，实现无功功率精确分配。本专利技术提供了基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，如图1所示，所述无功均分控制方法，包括：11、获取直轴电流，在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗；12、将得到的线路阻抗与电流想成得到PCC点电压，在控制环路中加入电压控制环和功率控制环实现VSG控制；13、在VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。在实施中，在电机学中同步电机的相关章节中提及到直轴交轴电动势，具体的交轴－磁极间的轴线为交轴(也称之为q轴或横轴)，直轴－磁极中心线为直轴(也称之为d轴或纵轴)。基于前述理论基础，本实施例提出的无功均分控制方法的具体内容为：步骤一、对系统采用d、q电流控制，在合适的位置在给定的d轴电流Idref加入脉冲电流扰动，随后对注入电流扰动脉冲后的电流电压进行采样，得到对应的响应信号，根据公式分析得到线路阻抗。步骤二、在前一步骤得到线路阻抗值之后，与电流相乘，间接的得到PCC点的电压Upcc，再在控制环路中加入电压控制环和功率控制环，实现完整的VSG控制。步骤三、由于电路中存在功率角误差干扰Δδ，使得给定的有功功率变化时，无功功率也产生偏差ΔQ。由此，在步骤(2)的VSG控制中加入一个电压补偿ΔU，消除功率角误差干扰Δδ引起的误差。其中，步骤二中获取PCC点电压的步骤为：根据步骤(1)得到的线路阻抗值Rl和Ll得到对应的线路阻抗值。在dq坐标下，经过计算，间接得到公共耦合点(PCC)点的电压Upcc。其中，P、Q、U分别代表DG输出的有功功率、无功功率及电压。当多个逆变器实行并联运行时，线路阻抗是影响其控制与运行的一个重要参数。在控制环路中加入电压、电流控制环以及功率控制环，实现完整的VSG控制。此处的VSG指的是虚拟同步发电机(Virtualsynchronousgenerator)。由于电路中存在着功率角误差干扰Δδ，使得无功功率也产生偏差ΔQ。由此，在步骤二的VSG控制中加入一个电压补偿ΔU，消除由功率耦合引起的误差。逆变器向电网输出的有功及无功功率的公式如下：Z为逆变器输出阻抗。由上式，其小信号模型公式如下：其中，U0是逆变器的稳态输出电压，δ0是稳态功率角。将ΔQ的值视为0，则额外的输出电压补偿只与功率角的误差干扰Δδ相关，得到的公式如下：由此，在步骤二的VSG控制的基础上中叠加经计算后的相应电压补偿值ΔU，消除由功率耦合引起的误差。可选的，所述在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗，包括：对逆变器的输出电流进行检测；当检测到输出电流达到正向峰值时，在输出电流上叠加负向矩形脉冲电流扰动；当检测到输出电流达到预设值时，撤销已叠加的电流扰动，对撤销电流扰动后的电流电压相应信号进行采样，得到线路阻抗。在实施中，具体的做法是当检测到逆变器的输出电流达到正向峰值时，将一个负向的矩形脉冲电流扰动叠加在给定的电流值上，当输出电流达到相应值时，撤销电流扰动脉冲。之后对相应的电流电压响应信号进行采样，根据公式分析得到线路阻抗。可选的，所述基于采样结果得到线路阻抗，包括：获取连续两个运行周期状态不变的交流系统的输出电流响应；对输出电流响应进行转换，得到脉冲响应的频域表达式；对频域表达式进行正负序分离计算，得到线路阻抗值表达式。在实施中，系统用d、q轴电流控制运行并工作，当检测到逆变器的输出电流达到正向峰值时，将一个负向矩形脉冲电流扰动叠加在给定的d轴电流Idref上，当逆变器的输出电流达到相应值时，撤销电流扰动脉冲。对扰动后的电流电压进行采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，其特征在于，所述无功均分控制方法，包括：获取直轴电流，在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗；将得到的线路阻抗与电流想成得到PCC点电压，在控制环路中加入电压控制环和功率控制环实现VSG控制；在所述VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。

【技术特征摘要】
1.基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，其特征在于，所述无功均分控制方法，包括：获取直轴电流，在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进行采样，基于采样结果得到线路阻抗；将得到的线路阻抗与电流想成得到PCC点电压，在控制环路中加入电压控制环和功率控制环实现VSG控制；在所述VSG控制过程中加入用于消除功率角误差干扰引起误差的电压补偿值ΔU。2.根据权利要求1所述的基于在线阻抗辨识的并联虚拟同步机无功均分控制方法，其特征在于，所述在获取到的直轴电流中加入脉冲电流扰动，对加入扰动后的电流电压进...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶鸿飞，吴鸣，杨才明，金渊文，谢栋，许永远，俞佳，余杰，章立宗，罗刚，凌光，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司绍兴供电公司，中国电力科学研究院，国网浙江诸暨市供电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33