一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法技术

本发明专利技术公开一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，采用传统的三相三线制逆变器的拓扑结构，将输出的角频率ω与输入的角频率ω

【技术实现步骤摘要】
一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法


[0001]本专利技术涉及发电机调频领域，具体涉及一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法。

技术介绍

[0002]目前由分布式电源、储能装置、负荷、配电设施、监控和保护装置等构成的微电网系统得到广泛应用。
[0003]微网逆变器具有并网、离网两种工作模式。并网运行时，微网逆变器作为分布式电源的电力电子逆变接口，电力电子装置的低阻尼与低惯性特性使得分布式电源大规模接入对电网运行带来冲击。离网运行时，风电、光伏等新能源的间歇性和波动性出力，以及不可预测的负载扰动等使得微电网运行面临着电压波动与频率波动等问题。
[0004]为此，在分析推导同步发电机数学模型的基础上，针对传统控制策略模式存在切换复杂的不足，国内外学者提出了VSG技术。相较于传统逆变算法，VSG概念的提出解决了微电网惯量低与阻尼小的问题，可以为电网提供频率支撑。然而传统的VSG控制采用下垂控制作为一次调频，通过改变系统的指定输入功率来实现一次调频，但是值得关注的是，在孤岛状态下，当系统突增负载时，一次调频无法实现系统频率的无差调节，因此必须接入二次调频环节。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，采用传统的三相三线制逆变器的拓扑结构，将输出的角频率ω与输入的角频率ω
n
做比较，并将改进型ADRC控制算法与VSG控制算法相结合，并根据VSG的二次调频原理，实现了对VSG孤岛运行发生功率突增突减时系统频率的二次控制，完成频率的无差调节，提高了系统运行的稳定性。
[0006]一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：利用PQ模块计算虚拟同步发电机瞬时功率；
[0008]步骤二：利用改进型ADRC采集VSG的角频率ω，并将ω与给定的角频率ω
n
做比较，得到Δω；
[0009]步骤三：将Δω信号输入到改进型ADRC控制器得到新的信号ω
k
，将ω
k
信号传输到有功环中，得到的有功环输出信号与无功环输出信号进行三相电压合成；
[0010]步骤四：通过电压电流双闭环控制模块与矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制。
[0011]优选的，所述步骤二中，改进型ADRC模块利用采样的方法采集VSG的系统输出角频率ω，并将ω与输入的角频率ω
n
做比较，得到Δω。
[0012]优选的，所述步骤三中，Δω作为输入信号输入到改进型ADRC模块中进行修正，得到新的信号ω
k
，再将ω
k
输入到有功环中。
[0013]优选的，所述步骤四中，有功环接收PQ瞬时功率计算单元输出的瞬时有功功率P
e
和改进型ADRC模块输出的信号ω
k
及给定输入的有功信号P
ref
，无功环接收收PQ瞬时功率计算单元输出的瞬时无功功率Q
e
及给定输入的无功信号Q
ref
。
[0014]优选的，所述有功环基于所接收的给定输入的有功信号P
ref
、PQ模块输出的瞬时有功功率P
e
和ω
k
，计算输出相位角θ的方法为：
[0015][0016]本专利技术的优点在于：采用传统的三相三线制逆变器的拓扑结构，将输出的角频率ω与输入的角频率ω
n
做比较，并将改进型ADRC控制算法与VSG控制算法相结合，并根据VSG的二次调频原理，实现了对VSG孤岛运行发生功率突增突减时系统频率的二次控制，完成频率的无差调节，提高了系统运行的稳定性。
附图说明
[0017]图1是本申请基于改进型ADRC的二次调频方法系统框图；
[0018]图2是本申请改进型ADRC控制结构框图；
[0019]图3是本申请基于改进型ADRC的有功环控制结构图；
[0020]图4为二次调频频率变化对比图；
[0021]图5为电压变化图；
[0022]图6为电流变化图；
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0024]如图1至图6所示，本专利技术所采用的技术方案如下：首先利用PQ模块计算虚拟同步发电机瞬时功率，然后利用改进型ADRC采集VSG的角频率ω，并将ω与给定的角频率ω
n
做比较，得到Δω；
[0025]Δω信号输入到改进型ADRC控制器得到新的信号ω
k
，将ω
k
信号传输到有功环中，得到的有功环输出信号与无功环输出信号进行三相电压合成；最后通过电压电流双闭环控制模块与矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制。
[0026]作为本专利技术的改进，改进型ADRC模块利用采样的方法采集VSG的系统输出角频率ω，并将ω与输入的角频率ω
n
做比较，得到Δω；Δω作为输入信号输入到改进型ADRC模块中进行修正，得到新的信号ω
k
，将ω
k
输入到有功环中；
[0027]作为本专利技术的改进，有功环接收PQ瞬时功率计算单元输出的瞬时有功功率P
e
和改进型ADRC模块输出的信号ω
k
及给定输入的有功信号P
ref
；无功环接收收PQ瞬时功率计算单元输出的瞬时无功功率Q
e
及给定输入的无功信号Q
ref
；
[0028]作为本专利技术的改进，有功环基于所接收的给定输入的有功信号P
ref
、PQ模块输出的瞬时有功功率P
e
和ω
k
，计算输出相位角θ的方法为：
[0029][0030]具体实施方式及原理：
[0031]图1为本申请VSG的二次调频控制系统框图，利用PQ控制计算虚拟同步发电机VSG的瞬时输出功率；改进型ADRC采集VSG的角频率ω，并将ω与输入的角频率ω
n
做比较，得到Δω；Δω作为输入信号输入到改进型ADRC模块中进行修正新的信号ω
k
；将ω
k
输入到有功环中，得到的输出信号相位角θ与无功环输出的信号励磁电动势E0，进行三相电压信号合成；最后通过电压电流双闭环控制模块和空间矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制。
[0032]改进型ADRC控制结构框图采集VSG的角频率ω，并将ω与输入的角频率ω
n
做比较，得到Δω；Δω作为输入信号输入到改进型ADRC模块中进行修正，得到新的信号ω
k
，如图2所示；如图3所示，改进型ADRC将新的信号ω
k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：利用PQ模块计算虚拟同步发电机瞬时功率；步骤二：利用改进型ADRC采集VSG的角频率ω，并将ω与给定的角频率ω
n
做比较，得到Δω；步骤三：将Δω信号输入到改进型ADRC控制器得到新的信号ω
k
，将ω
k
信号传输到有功环中，得到的有功环输出信号与无功环输出信号进行三相电压合成；步骤四：通过电压电流双闭环控制模块与矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制。2.根据权利要求1所述的一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，其特征在于：所述步骤二中，改进型ADRC模块利用采样的方法采集VSG的系统输出角频率ω，并将ω与输入的角频率ω
n
做比较，得到Δω。3.根据权利要求1所述的一种改进型自抗扰虚拟同步发电机二次调频方法，其特征在于：所述步骤三中，Δω作...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁美玲，葛鑫，潘丽，朱永利，姜洒，赵康，
申请(专利权)人：芜湖职业技术学院，
类型：发明
国别省市：