基于虚拟同步发电机的构网控制方法技术

本发明专利技术涉及基于虚拟同步发电机的构网控制方法

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟同步发电机的构网控制方法、控制装置和变流器


[0001]本专利技术涉及基于虚拟同步发电机的构网控制方法
、
控制装置和变流器，属于构网控制

。

技术介绍

[0002]随着新能源和电力电子设备的渗透率增加，电力系统有着惯性减小
、
系统强度变弱的趋势，稳定性问题愈发严重
。
构网控制技术可以提高变流器的电压
、
频率支撑能力，增强电力系统稳定性，近年来受到了广泛的关注
。
[0003]构网控制通过改变变流器功角实现有功功率的输出，其有功功率控制速度相较于跟网型较低，难以满足一些快速功率响应的场景要求，如光伏快速
MPPT
控制
、
源网荷紧急切换等
。
为了提高构网控制中有功功率控制的快速性，一些相关的优化控制方法被提出，如
2022
年7月作者为郭梓暄
、
张兴
、
李明等在
《
电源学报
》
发表的标题为
《
弱电网下电压控制型逆变器的自适应快速功率控制策略
》
的文章公开了一种基于外环改造和功率指令前置滤波的有功功率快速控制，但系统短路容量比和电网阻抗大幅波动对其控制效果有较大影响，改进的参数辨识方案也较为复杂
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供基于虚拟同步发电机的构网控制方法
、
控制装置和变流器，用以解决现有的构网控制中反馈控制存在滞后导致构网控制中有功功率控制速度低的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0006]本专利技术的一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法，采用改进的虚拟同步发电机控制策略对变流器进行控制，且改进的虚拟同步发电机控制策略的改进包括如下至少一种改进；改进一：在功频控制环节中增加频率前馈控制环节，频率前馈控制环节为在转子角频率上叠加有功前馈系数倍的有功功率指令；改进二：在功频控制环节中增加相位前馈控制环节，相位前馈控制环节为在转子相位上叠加校正函数倍的有功功率指令，校正函数为
G
c
(s)
，其中
T
为时间常数，
α
为分度系数，
s
为复变量；改进三：在电流内环控制环节中增加电流前馈控制环节，电流前馈控制环节为在直轴电流分量上叠加功角的余弦函数倍的有功功率指令以及在交轴电流分量上减去功角的正弦函数倍的有功功率指令
。
[0007]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法，在如图1所示的基于虚拟同步发电机的构网控制上做出改进，通过有功功率指令前馈控制，加快有功响应速度；本专利技术的一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法，具备构网模式下的有功功率快速控制功能，用以完善现有构网控制技术有功功率指令控制响应慢的不足，且相对其他优化方案实现方式更为简单
。
本专利技术可应用于光伏
MPPT
控制
、
源网荷紧急切换等需要快速功率响应
。
[0008]进一步地，有功前馈系数的取值范围为0至
1.0。
[0009]本专利技术的一种基于虚拟同步发电机的构网控制装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序以实现如下方法：采用改进的虚拟同步发电机控制策略对变流器进行控制，且改进的虚拟同步发电机控制策略的改进包括如下至少一种改进；改进一：在功频控制环节中增加频率前馈控制环节，频率前馈控制环节为在转子角频率上叠加有功前馈系数倍的有功功率指令；改进二：在功频控制环节中增加相位前馈控制环节，相位前馈控制环节为在转子相位上叠加校正函数倍的有功功率指令，校正函数为
G
c
(s)
，其中
T
为时间常数，
α
为分度系数，
s
为复变量；改进三：在电流内环控制环节中增加电流前馈控制环节，电流前馈控制环节为在直轴电流分量上叠加功角的余弦函数倍的有功功率指令以及在交轴电流分量上减去功角的正弦函数倍的有功功率指令
。
[0010]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种基于虚拟同步发电机的构网控制装置通过处理器执行存储在存储器中以实现如上述的基于虚拟同步发电机的构网控制方法的计算机程序，能够提高构网控制装置中有功功率控制的速度
。
[0011]进一步地，有功前馈系数的取值范围为0至
1.0。
[0012]本专利技术的一种变流器，包括如上述的基于虚拟同步发电机的构网控制装置
。
[0013]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种变流器通过构网控制装置中的处理器执行存储在存储器中以实现如上述的基于虚拟同步发电机的构网控制方法的计算机程序，能够提高变流器中有功功率控制的速度
。
附图说明
[0014]图1是现有技术的基于虚拟同步发电机的构网控制框图；
[0015]图2是本专利技术的有功功率指令前馈至频率的控制框图；
[0016]图3是本专利技术的有功功率指令前馈至相位的控制框图；
[0017]图4是本专利技术的有功功率指令前馈至电流指令的控制框图
。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明
。
[0019]一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法的实施例：
[0020]为了提高构网控制中有功功率控制的速度，本专利技术提供了一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法，采用改进的虚拟同步发电机控制策略对变流器进行控制，且改进的虚拟同步发电机控制策略的改进是在如图1所示的基于虚拟同步发电机的构网控制上做出的改进
。
[0021]基于虚拟同步发电机的构网控制包括功频控制环节
、
励磁控制环节
、
电压外环控制环节以及电流内环控制环节，如图1所示，图中：
u
abc
为输出电压，
u
d
为输出电压
d
轴分量，
u
q
为输出电压
q
轴分量，
i
Labc
为输出电流，
i
Ld
为电感电流
d
轴分量，
i
Lq
为电感电流
q
轴分量，
ω
为转子角频率，
ω0为电网电压角频率，
ω
g
为额定角频率，
L
为滤波电感感值，
R
为虚拟电阻阻值，
D
为阻尼系数，
T
J
为惯性时间常数，
P
为输出有功功率，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于虚拟同步发电机的构网控制方法，其特征在于，采用改进的虚拟同步发电机控制策略对变流器进行控制，且改进的虚拟同步发电机控制策略的改进包括如下至少一种改进；改进一：在功频控制环节中增加频率前馈控制环节，所述频率前馈控制环节为在转子角频率上叠加有功前馈系数倍的有功功率指令；改进二：在功频控制环节中增加相位前馈控制环节，所述相位前馈控制环节为在转子相位上叠加校正函数倍的有功功率指令，所述校正函数为
G
c
(s)
，所述其中
T
为时间常数，
α
为分度系数，
s
为复变量；改进三：在电流内环控制环节中增加电流前馈控制环节，所述电流前馈控制环节为在直轴电流分量上叠加功角的余弦函数倍的有功功率指令以及在交轴电流分量上减去功角的正弦函数倍的有功功率指令
。2.
根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的构网控制方法，其特征在于，所述有功前馈系数的取值范围为0至
1.0。3.
一种基于虚拟同步发电机的构网控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，刘汉民，任静，王杨，史学伟，赵小虎，刁嘉，董文琦，杨俊丰，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司河南许继电力电子有限公司国家电网有限公司许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：