【技术实现步骤摘要】
一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制方法
本专利技术涉及新能源领域、分布式发电
，主要涉及光伏动态特性检测、光伏虚拟同步机设计。
技术介绍
作为一种模拟同步发电机外特性的并网逆变器控制方式，虚拟同步机为分布式电源的并网问题提供了一个新的发展方向，针对以光伏电源作为直流端的虚拟同步机系统难以稳定运行的问题，一种带直流端附加控制的光伏虚拟同步机控制策略得以提出，在PV进入不稳定工作区时自动为VSG引入直流端电压闭环控制，避免了直流电压骤降造成逆变器工作失败的现象。可由于直流端附加控制的加入，为系统多引入一个闭环，带来了潜在的不稳定因素。直流端附加控制使系统稳定裕度降低，引起了系统输出功率脉动，甚至可能会引起严重的功率振荡。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决上述问题，本专利技术提供一种自适应惯性系数的提升光伏虚拟同步机系统稳定性的控制方法。技术方案：一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制系统，其特征在于：该系统包括光伏发电系统、储能装置、逆变装置和带直流端附加...
【技术保护点】
1.一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制系统，其特征在于：/n该系统包括光伏发电系统、储能装置、逆变装置和带直流端附加控制的自适应惯性系数虚拟同步机装置；/n其中光伏发电系统电源输出端连接储能装置，储能装置连接逆变装置逆变端；同时储能装置的电容两端电压U
【技术特征摘要】
20190605 CN 20191048881091.一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制系统，其特征在于：
该系统包括光伏发电系统、储能装置、逆变装置和带直流端附加控制的自适应惯性系数虚拟同步机装置；
其中光伏发电系统电源输出端连接储能装置，储能装置连接逆变装置逆变端；同时储能装置的电容两端电压Udc将作为输入与最大功率点电压进行比较，与带直流端附加控制的自适应惯性系数虚拟同步机装置相连接；带直流端附加控制的自适应惯性系数虚拟同步机装置通过电压电流控制模块和PWM调制器连接至逆变装置；
逆变器的输出端与LC滤波器连接，LC滤波器通过线路阻抗连接电网。
2.根据权利要求1所述的一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制系统，其特征在于：所述的虚拟同步机装置分为两部分；分别为带直流端附加控制的装置和改进虚拟转子结构的虚拟同步机装置；
所述的改进虚拟转子结构的虚拟同步机装置包括改进后的虚拟转子、虚拟调速器、虚拟励磁器装置三部分组成。
3.利用权利要求2所述的系统实施的一种自适应惯性系数的光伏虚拟同步机稳定控制方法，其特征在于：
该方法中：
首先，所述的光伏发电系统电源输出端直流端，将MPPT控制策略输出MPP点对应的直流电压Udc-mpp作为直流电压闭环的给定，储能装置的储能电容两端的电压Udc作为直流电压闭环的反馈信号，将Udc-mpp和Udc的差值送入自适应惯性系数虚拟同步机装置的直流端附加控制模块，当储能装置的储能电容端电压高于MPPT控制模块输出电压即Udc>Udc-mpp时，此时光伏发电系统电源输出端运行于稳定区域，光伏发电系统电源输出端的限幅模块使得PI控制器的输入为0，此时虚拟同步机等同于没有直流电压附加控制，虚拟同步机装置将按照传统方式运行；而当Udc低于Udc-mpp时，光伏电源进入了不稳定工作区，电压的偏差通过PI控制器合成新的功率给定，进而降低虚拟同步机实际的输出功率，使得直流端电压上升回Udc-mpp，光伏发电系统电源工作回到最大功率点；直流电压附加控制后合成的Pref成为虚拟调速器的参数给定。
然后，Pref送入虚拟调速器模块并输出Pin进入虚拟转子模块；三相电压型PWM逆变装置出口电压uout和电流iout采样后经功率计算到三相电压型PWM逆变装置输出有功功率Pout和无功功率Qout，分别送入虚拟同步机的虚拟转子和虚拟励磁器模块；其中Pout和Pin送入虚拟转子模块后得到电网角频率ωm，Qout进入虚拟励磁器模块输出定子电动势指令U再进入电压电流控制模块；定子电动势指令U、电角度指令和电网角频率ωm送入虚拟阻抗控制模块得到三相电压指令，滤波前电流iabc、滤波后电流iout和三相电压型PWM逆变装置出口电压uout经abc-dq变换模块得到两相电压调制信号；dq-abc变换模块经电压电流双闭环控制模块与PWM调制器连接，将电压电流控制模块得出的电压调制比输送到PWM调制器通过SPWM调制模块生成6路PWM脉冲信号送入逆变桥；最后逆变桥经过LC滤波器和线路阻抗连接至大电网。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：内环的电压电流控制电压电流内环控制结构中运用了虚拟阻抗控制策略；通过在参考电压上减去输出电流乘虚拟阻抗的值，模拟实际线路串联阻抗，从而改变逆变器出口到PCC点间的等效阻抗；假设虚拟阻抗为ZV：uref是由功率外环控制器生成的输出电压指令值；是经过虚拟阻抗的等效参考电压；i是逆变器的输出电流；
转到dq0坐标下，得到：RV和LV分别为虚拟电阻和虚拟电感；和分别为等效参考电压的dq分量。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：在转子运动的物理层面上，作为电机的一种，同步发电机遵循二阶摇摆方程：
Tm和Te分别为电机的机械转矩和电磁转矩，J为转子的转动惯量，ωm是转子机械角速度，ωg是测量的PCC点角频率，Dp是阻尼系数。
虚拟调速器模拟了同步发电机的一次调频过程；
励磁控制器通过改变转子绕组励磁的大小来改变感生电动势的大小，从而补偿定子端电压的差值；由隐级同步发电机可知，假设负载呈感性，则有ecosδ＝u+iXsinδ＝u+iqX；
其中，式中，u＝[uaubuc]T；i＝[iaibic]T；e＝[eaebec]T为电磁电动势；其中，ua，ub，uc为同步发动机的三相定子电压；ia，ib，ic为三相定子电流；RS，LS为定子绕组的电阻和电感，RS很小通常忽略不计，X为感抗；δ为励磁电动势和端电压之间的相位差；iq为无功电流；T为矩阵的转置；由此可见无功电流是造成励磁电动势与端电压幅值产生偏差的主要原因；
故虚拟调速器和虚拟励磁器均可用如下的公式来表示；
Pin-Pref＝Kω(ω0-ωm)
U-U0＝Ku(Qref-Qout)
其中，Pin为虚拟调速器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁惜瀛，孟令卓超，蓝天翔，姚润宇，李闯，翟晓寒，岳琦，毕明涛，程锟，韩妍，宫晶赢，李晓东，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。