[发明专利]一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法，包括无频差有功‑武功频率控制、无功‑电压控制、内环电压电流控制三个部分。在转子运动方程中，用频率比例积分反馈代替传统的阻尼环节，消除了孤网模式下的频率偏移，同时能够实现微网逆变器的多模式控制。通过频率积分反馈，消除了稳态频率偏差；在不同工况下，不需切换控制器模式，有利于实现微网逆变器的多模式控制和无缝切换。

技术领域

本发明涉及一种微网逆变器控制方法，尤其涉及一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法。

背景技术

微电网是未来能源系统的重要实现形式，具有重要的社会和经济意义。分布式能源如风电、光伏等由于其可再生、清洁等特点，在未来微网系统中具有很大的优势。随着分布式可再生能源的渗透率不断提高，作为连接分布式能源与配电网的纽带，逆变器的功能被深入挖掘且其有益作用得到了充分肯定，但同时也面临新的要求和挑战。

微网逆变器有并网、孤网2种工作模式。并网运行时，微网逆变器向主电网提供功率传输；孤网运行时，微网逆变器与其他分布式微源并联组网，为微网系统提供电压和频率支撑。在实际中，微网逆变器需工作在不同模式下、完成不同控制目标以及能够实现在模式间的平滑切换。通常情况下，逆变器并网时采用PQ控制，孤网时采用VF控制，该方法直接对电压或电流瞬时值进行控制，具有很好的动态性能。

采用基于频率控制的下垂控制方法[7-8]可保证微网逆变器在孤岛和并网模式下均工作在电压控制模式，因此不需切换控制器控制模式，能够实现逆变器在不同模式间平滑切换。同时，下垂控制作为一种对等控制，无需互联通信线，能够实现各逆变器间的功率分配，是微网逆变中的良好选择。但由于采用有功频率下垂控制，在大范围功率变化时会导致系统存在大的频率偏差。

发明内容

为了克服大范围功率变化时会导致系统存在大的频率偏差难题，本发明提出一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在转子运动方程中，用频率比例积分反馈代替传统的阻尼环节，消除了孤网模式下的频率偏移，同时能实现逆变器的多模式控制，有利于实现无缝切换。一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法，包括无频差有功-武功频率控制、无功-电压控制、内环电压电流控制三个部分。

所述无频差有功-武功频率控制在模式切换时，不需重构控制器。

所述无功-电压控制在并网工况下控制目的为向主电网传输指定的有功功率和无功功率，在孤网工况下，逆变器的控制目的为向微电网提供电压频率支撑。

所述内环电压电流控制基于坐标下的电压电流双闭环控制，电压环采用比例积分控制，电流环采用比例控制。

本发明的有益效果是：针对虚拟同步机基于有功频率下垂控制算法存在稳态频率偏差的问题，提出一种基于虚拟同步机的微网逆变器无频差控制方法，即在转子运动方程中，用频率比例积分反馈代替传统的阻尼环节，消除了孤网模式下的频率偏移，同时能够实现微网逆变器的多模式控制。通过频率积分反馈，消除了稳态频率偏差；在不同工况下，不需切换控制器模式，有利于实现微网逆变器的多模式控制和无缝切换。

附图说明

图1 总体控制结构。

图2 无频差有功-频率控制框图。

图3 无功-电压控制框图。

图4 电压电流控制框图。

具体实施方案

如图1所示，PCC(point of couple connection)电压、主电网电压；上层控制给定有功无功参考，通过功率外环得到输出电压参考值并把之作为电压电流内环的输入，经内部电压电流环得到逆变器控制电压，控制电压经SVPWM 调制得到开关信号，控制开关管开关。