[发明专利]基于虚拟同步机的自适应输出阻抗控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应输出阻抗控制方法，尤其是一种基于虚拟同步机的自适应输出阻抗控制方法。

背景技术

近年来，虚拟同步机技术作为微网逆变器的一种新型的发电模式，受到了学者们的大量关注。采用虚拟同步机技术的微网逆变器叫做虚拟同步机。虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator，VSG)需要运行在两种模式下，并网和孤岛并联运行。VSG在离网运行时需要带不同的负载，如，阻感容负载、电机马达负载、整流桥负载，以及各种有源负载。在不同的负载情况下，其动态响应和稳态性能各不相同。为了达到良好的动稳态性能，特别是较快的动态响应，要求尽量减小VSG的输出阻抗。然而，VSG又需要并联运行，并联稳定运行的前提条件是多台机器之间能够按照功率等级进行功率分配，这就需要VSG增大输出阻抗以满足功率分配的需求。总之，输出阻抗是决定VSG动稳态输出误差、功率均分精度的重要因素。如何既能保持良好的动稳态性能，又能提高功率均分精度，合理的设计输出阻抗成为VSG亟待解决的关键问题之一。

针对输出阻抗设计问题，国内外的专家学者们提出了一些方法，主要有：

题为“Output Impedance Design of Parallel-Connected UPS Inverters With Wireless Load-Sharing Control”，J.M.Guerrero，《Industrial Electronics，IEEE Transactions on》，vol.52，pp.1126-1135，2005(“基于无互联线负载均流控制的并联UPS输出阻抗设计”，《IEEE学报-工业电子期刊》,2005年第52卷1126～1135页)的文章。该文提出了将输出阻抗设计成阻感性，低频呈感性、高频呈阻性；然而所提出的控制方法中，输出阻抗并没有减小控制系统高频处所固有的输出阻抗，在负载动态变化时，输出电压将剧烈变化，同时也没有考虑大功率应用场合。

题为“Analysis，Design，and Implementation of Virtual Impedance for Power Electronics Interfaced Distributed Generation”，H.Jinwei and L.Yun Wei，《Industry Applications，IEEE Transactions on》，vol.47，pp.2525-2538，2011(“基于电力电子装置接口的分布式发电虚拟阻抗分析，设计及实现”，《IEEE学报-工业应用期刊》，2011年第47卷2525～2538页)的文章。该文提出了将输出阻抗设计成阻感性，并提出了根据无功功率来自适应变化输出阻抗大小，根据有功和无功自适应变化输出电压幅值的方法；然而所提控制方法中，有功和无功功率的计算中存在低通滤波器，且需要通过内环控制才能实现，响应速度仍然不够快速，无法达到负载突变时的输出电压动态响应要求。且此控制方法也没有考虑大功率应用场合。

题为“Control of Inverters Via a Virtual Capacitor to Achieve Capacitive Output Impedance”，Q.C.Zhong and Y.Zeng，《Power Electronics,IEEE Transactions on》，vol.29，pp.5568-5578，2014(“基于虚拟电容的逆变器容性输出阻抗控制”，《IEEE学报-电力电子期刊》，2014年第29卷5568～5578页)的文章。该文提出了将输出阻抗控制为容性，可以滤除直流分量，并减小低次谐波；这些方法虽在小功率单相系统中得到了很好的验证，但将其应用到三相大功率场合时却存在困难，且也未阐述其动态响应问题。