【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及虚拟同步发电机，特别是涉及一种基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法。
技术介绍
1、随着分布式电源的迅速发展和渗透率的不断提高，其广泛采用并网逆变器作为分布式电源和电网之间的连接装置。然而，并网逆变器作为一种电力电子设备，其大量使用导致电网呈现出惯量和阻尼缺失、电压和频率支撑能力变弱等趋势，且当逆变器并网点线路阻抗呈弱感性时，逆变器输出的有功功率和无功功率存在强耦合，导致了逆变器功率输出能力受限，对新型电力系统的建设运行带来了挑战。
2、针对上述问题，应用于并网逆变器的虚拟同步发电机技术(virtual synchronousgenerator,vsg)被学者提出。虚拟同步发电机是一种电压源型逆变器的控制方案，旨在通过模拟同步发电机的方式来维持电力系统的稳定性。然而，vsg控制仍存在一些问题，其中重要的是在低压线路中，电阻和电感为同一数量级引起有功功率回路(the active powerloop，(apl))和无功功率回路(t he reactive power loop，(rpl))之间存在耦合问题，因为耦合会影响电力系统的功率控制精度和功率调节中耦合功率波动，恶化动态响应特性和抗干扰能力并降低电力系统的稳定性。通常情况下，分布式电源连接在中低压线路中，其中阻抗比r/x较大。从功率环路的角度来看，功率耦合可以理解为当有功功率变化时无功功率不能跟随其指定值和当无功功率变化时有功功率不能跟随其指定值的事实。因此，有功功率环路的输出频率将偏离频率额定值以及无功功率环路的输出电压将偏离预期电压值。因
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，旨在解决现有vsg改变其有功或无功功率输出时，所发生的无功/有功会偏离指定值的技术问题。通过对基于vsg并网系统虚拟电感参数的优化设计，可以有效实现对并网逆变器输出功率控制，减少了传统vsg控制方案对并网逆变器使用寿命的影响，有效提高分布式电源并网效率与稳定性。
2、为实现上述目的，一方面本专利技术提供了一种基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，包括：
3、根据vsg和电网，构建vsg并网系统；
4、根据所述vsg并网系统，构建vsg并网系统输出瞬时功率方程；
5、根据所述vsg并网系统输出瞬时功率方程，构建vsg功率耦合模型；
6、根据所述vsg功率耦合模型，获取有功功率传递函数，并根据所述有功功率传递函数对所述vsg并网系统进行优化，获取稳定vsg并网系统；
7、在所述稳定vsg并网系统中加入虚拟电感，获取vsg输出功率解耦的最佳虚拟电感值。
8、可选的，构建vsg并网系统输出瞬时功率方程包括：
9、根据所述vsg并网系统中的目标参数，构建所述vsg并网系统输出瞬时功率方程；
10、将所述vsg并网系统输出瞬时功率方程通过功角和内电势表示，获取所述vsg并网系统输出瞬时功率方程为：
11、
12、其中，g(·)为由功角和内电势推导出的瞬时有功功率表达式，h(·)为由功角和内电势推导出的瞬时无功功率表达式，pe为瞬时有功功率，qe为瞬时无功功率，e为逆变器输出电压的幅值，θ为vsg输出电压的相位。
13、可选的，构建vsg功率耦合模型包括：
14、根据所述vsg并网系统输出瞬时功率方程，构建所述vsg功率耦合模型，其中所述vsg功率耦合模型为输出瞬时功率在平衡点周围取扰动时δpe、δqe、δθ和δe之间的关系：
15、
16、其中，δpe、δqe、δθ和δe分别为瞬时有功功率变化量、瞬时无功功率变化量、vsg输出电压的相位变化量、vsg输出电压幅值的变化量，δpθ和δqθ分别为有功功率、无功功率受δθ影响产生的变化量，δpe和δqe分别为有功功率、无功功率受δe影响产生的变化量，gpθ(s)、gpe(s)、gqθ(s)和gqe(s)分别为系统输出有功、无功功率变化量分别与功角变化量δθ和电压幅值变化量δe之间的关系。
17、可选的，所述有功功率传递函数包括有功功率环路开环传递函数和闭环传递函数，其中，所述开环传递函数为：
18、
19、所述闭环传递函数为：
20、
21、其中，gp_open是有功功率的开环传递函数，gp_close是有功功率的闭环传递函数，g1(s)为有功频率环传递函数，g2(s)为无功电压环传递函数，δpe为vsg输出瞬时有功功率变化量，δpref为有功功率设定值的扰动量，gqθ(s)为输出无功功率变化量与功角变化量之间的关系，gpθ(s)为输出有功功率变化量与功角变化量之间的关系，gqe(s)为输出无功功率变化量与电压幅值变化量之间的关系，gpe(s)为输出有功功率变化量与电压幅值变化量之间的关系。
22、可选的，获取所述稳定的vsg并网系统包括：
23、根据所述有功功率传递函数获取阻尼系数、转动惯量、有功-频率下垂系数参数和网线路阻抗对所述vsg并网系统的稳定性影响结果；
24、根据所述稳定性影响结果，对所述阻尼系数、所述转动惯量、所述有功-频率下垂系数参数和所述网线路阻抗进行优化设计，获取所述稳定的vsg并网系统。
25、可选的，获取vsg输出功率解耦的最佳虚拟电感值包括：
26、所述vsg并网系统根据有功功率回路对无功功率回路的影响，获取功率耦合度；
27、基于所述功率耦合度，获取所述最佳虚拟电感值；
28、其中所述功率耦合度为；
29、
30、其中，g(s)为表示功率耦合情况的传递函数，δpref为有功功率设定值的扰动量，δqe瞬时无功功率扰动量，g1(s)为有功频率环传递函数，g2(s)为无功电压环传递函数，gqθ(s)为输出无功功率变化量与功角变化量之间的关系，gpθ(s)为输出有功功率变化量与功角变化量之间的关系，gqe(s)为输出无功功率变化量与电压幅值变化量之间的关系，gpe(s)为输出有功功率变化量与电压幅值变化量之间的关系。
31、可选的，获取稳定的vsg并网系统包括：
32、根据所述有功功率传递函数获取阻尼系数、转动惯量、有功-频率下垂系数参数和网线路阻抗对所述vsg并网系统的稳定性影响结果；
33、根据所述稳定性影响结果，对所述阻尼系数、所述转动惯量、所述有功-频率下垂系数参数和所述网线路阻抗进行优化设计，获取所述稳定的vsg并网系统。
34、可选的，获取vsg输出功率解耦的最佳虚拟电感值包括：
35、所述vsg并网系统根据所述有功功率回路对所述无功功率回路的影响，获取功率耦合度kcouple；
36、基于所述功率耦合度，获取所述最佳虚拟电感值；
37、其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，构建VSG并网系统输出瞬时功率方程包括：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，构建VSG功率耦合模型包括：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，所述有功功率传递函数包括有功功率环路开环传递函数和闭环传递函数，其中，所述开环传递函数为：
5.根据权利要求3所述的基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，获取所述稳定的VSG并网系统包括：
6.根据权利要求1所述的基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，获取VSG输出功率解耦的最佳虚拟电感值包括：
7.一种基于虚拟电感参数优化的VSG功率解耦控制系统，其特征在于，包括：VSG并网系统构建单元、瞬时功率方程构建单元、VSG功率耦合模型确定单元、VSG并网系统优化单元和虚拟电感参数优化设计单
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，其特征在于，构建vsg并网系统输出瞬时功率方程包括：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，其特征在于，构建vsg功率耦合模型包括：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟电感参数优化的vsg功率解耦控制方法，其特征在于，所述有功功率传递函数包括有功功率环路开环传递函数和闭环传递函数，其中，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚立娇，张新，姜三涛，李渝，马晓磊，常喜强，周伟绩，亢朋朋，杨桂兴，印欣，韩连山，高玉喜，刘子俊，姚富元，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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