一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，包括如下步骤：构建基于VSG的光伏微网系统动态模型；对系统模型的虚拟惯性转矩和虚拟阻尼因子进行自适应控制；配置系统关键参数，选取参数最优值；确定算例并采用仿真工具对算例进行仿真分析。本发明专利技术方法通过对频率振荡过程进行分析，建立系统虚拟惯量和虚拟阻尼与系统频率变化之间的动态关系，使两者能够根据频率变化来自适应改变，从而有效地抑制频率振荡，使得系统能更好应对暂态扰动，提供系统频率稳定性。

A Dynamic Frequency Stabilization Control Method for Photovoltaic Microgrid Based on VSG

The invention discloses a VSG-based dynamic frequency stabilization control method for photovoltaic microgrid, which includes the following steps: constructing a dynamic model of photovoltaic microgrid system based on VSG; adaptively controlling the virtual inertial torque and virtual damping factor of the system model; configuring key parameters of the system and selecting the optimal parameters; determining an example and using simulation tools to simulate and analyze the example. By analyzing the process of frequency oscillation, the method establishes the dynamic relationship between the virtual inertia and virtual damping of the system and the frequency variation of the system, so that the two can adapt to the change according to the frequency variation, thus effectively suppressing the frequency oscillation, making the system better able to deal with the transient disturbance and providing the frequency stability of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法
本专利技术涉及微电网频率控制领域，尤其是构建了系统虚拟惯性和虚拟阻尼与系统频率之间的关系，提出一种参数自适应控制方法，可提高系统抑制频率振荡的能力。
技术介绍
分布式发电(DistributedGeneration，DG)主要分为可再生能源发电、不可再生能源发电和储能技术发电。可再生能源发电包括小型水力发电(10kW～100MW)、风力发电、光伏发电、地热发电等，不可再生能源发电包括微型燃气轮机发电和燃料电池发电，储能技术包括超级电容和飞轮储能技术。近几年随着分布式电源渗透率的不断增加，使得大量的太阳能整合到电网当中，这无疑减缓了全球的能源危机问题。但由于太阳能固有的间歇性、可变性以及不确定性,以及分布式光伏电源大量接入而导致的电网惯性降低等这些问题，都会使得电网在遭受干扰或突然变化时系统稳定性下降，并且反过来也会严重阻碍大规模DG连接到电网。所以为了更好的将太阳能引入到微电网当中，VisscherK教授在“SmartGridsforDistribution”大会上提出虚拟同步机的概念，能够使得逆变器具有惯性特性。随后J.Driesen教本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将光伏电池阵列、DC/DC变换器、DC‑link电容器、VSC、滤波电路以及控制模块作为虚拟同步电机接入电网，构建基于VSG的微电网系统动态模型；步骤2：建立光伏微网系统动态模型的虚拟惯性转矩和阻尼因子与系统频率间的自适应关系；步骤3，配置系统关键参数，选取系统参数最优值；步骤4，确定算例并采用参数自适应控制，利用仿真工具对算例进行仿真分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将光伏电池阵列、DC/DC变换器、DC-link电容器、VSC、滤波电路以及控制模块作为虚拟同步电机接入电网，构建基于VSG的微电网系统动态模型；步骤2：建立光伏微网系统动态模型的虚拟惯性转矩和阻尼因子与系统频率间的自适应关系；步骤3，配置系统关键参数，选取系统参数最优值；步骤4，确定算例并采用参数自适应控制，利用仿真工具对算例进行仿真分析。2.根据权利要求1所述的一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的二阶模型由电磁部分与机械运动两部分组成：式(1)中Pm为机械功率，Pe为电磁功率，J为惯性转矩，D为阻尼因子，ω0和ω分别为额定角频率和电网实际运行角频率，δ和δ0分别为VSG的额定相角和实际运行相角；其中，虚拟同步机的机械功率由给定功率和频率偏差构成：Pm＝Pref+k(ω0-ω)(2)式(2)中：Pref为有功功率的给定功率，k为调节系数；由式(1)和(2)可得：式(3)中:虚拟同步机通过模拟传统同步发电机的励磁调节进行无功调节，使得逆变器具备一次调压特性，通过调节虚拟电势来调节机端电压和无功：式(4)中：E0为VSG的空载电势；△EQ为VSG的无功调节电势变化值，k1为无功调节系数，Qref和Q为逆变器机端输出的瞬时无功功率的额定指令和实际运行值；△EU为VSG的电压调节电势变化值，k2为电压调节系数，Uref和U为逆变器机端输出电压的额定指令值和实际运行值。3.根据权利要求1所述的一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，其特征在于，所述步骤2中虚拟惯性转矩和系统频率建立自适应的对应关系为：J＝kJ|ω-ω0|+J0(5)式(5)中：J0和J为VSG的额定虚拟惯量和实际虚拟惯量，kJ为惯性调节系数，并且该系数与正负相同，即仅仅决定kJ值的正负；建立虚拟阻尼与频率的自适应关系：式(6)中：D和D0为VSG的实际和额定虚拟惯量虚拟阻尼因子，kD为阻尼-惯性比。4.根据权利要求1所述的一种基于VSG的光伏微网动态频率稳定控制方法，其特征在于，所述步骤3中确定参数变化范围的具体步骤为：在光伏微电网中当系统稳定运行时，VSG输出功率为：式(7)中:U和E分别VSG的输出电压和内电势，XΣ为线路总阻抗；而且由于系统稳定时VSG相角变化都很小，认为sinδ＝δ，cosδ＝1，式(7)简化为：联立式...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷桂梁，董浩，代亚超，王珊珊，王硕，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13