[发明专利]一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种虚拟同步发电机的控制方法及装置，所述方法用于孤岛运行状态，包括：利用跟踪微分器对虚拟同步发电机的参考角频率的给定值安排过渡过程，获得所述参考角频率的估计值；利用扩张状态观测器对虚拟同步发电机的输出角频率对应的状态变量以及内外扰动进行估计，获得状态变量的估计值以及扰动估计值，并且对所述状态变量的估计值以及所述输出角频率的实际值取差值，获得状态变量误差；利用非线性误差反馈控制律，并根据状态变量误差的非线性反馈与扰动估计值的补偿量以及参考角频率的估计值获得目标控制量；根据目标控制量进行有功频率控制。本发明是一种基于自抗扰的无频差控制方式，减少频率误差，对负荷的变化体现出很好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电网控制领域，尤其是涉及一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统。

背景技术

随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统建设成本高、运行难度大且难以满足用户多样化供电需求等弊端日益凸现，同时，传统能源供应的日益紧张以及人们用电需求的不断提高，因此，含有分布式电源的微电网应运而生。由于分布式电源的输出大多都为直流，因此需要通过并网逆变器接入配电网，借鉴传统电力系统的运行经验，使得并网逆变器具有同步发电机的外特性，能够提高微电网的运行性能，并且方便地将一些传统电网的运行控制策略移植到微电网中，这种并网逆变器被称之为虚拟同步发电机(英文：VirtualSynchronous Machine,简称：VSM)。

虚拟同步发电机具有并网和孤岛两种运行状态。在正常情况下，虚拟同步发电机和配电网并网运行，当配电网发生故障或者电能质量不满足符合要求等情况时，虚拟同步发电机能够快速、主动地断开与配电网之间的连接，过渡到孤岛运行状态。

当虚拟同步发电机处于孤岛运行状态时，如何对虚拟同步发电机进行控制，从而实现对虚拟同步发电机的无频差调节，是目前研究的关键内容之一。在一种现有技术中，在下垂控制的基础上，引入比例-积分控制环节来对虚拟同步发电机进行控制，然而这种控制方式仍然存在较大的频率误差，导致控制精度较低。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统，以实现虚拟同步发电机处于孤岛运行状态时，减少频率误差，提高控制精度。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：

本发明实施例提供了一种虚拟同步发电机的控制方法，所述方法用于孤岛运行状态，包括：

获取虚拟同步发电机的参考角频率的给定值；

利用跟踪微分器对所述参考角频率的给定值安排过渡过程，获得所述参考角频率的估计值；

利用扩张状态观测器对虚拟同步发电机的输出角频率对应的状态变量以及内外扰动进行估计，获得所述输出角频率对应的状态变量的估计值以及扰动估计值，并且对所述输出角频率对应的状态变量的估计值以及所述输出角频率的实际值取差值，获得状态变量误差；

利用非线性误差反馈控制律，并根据所述状态变量误差的非线性反馈与所述扰动估计值的补偿量以及所述参考角频率的估计值获得目标控制量；

根据所述目标控制量对所述虚拟同步发电机进行有功频率控制。

可选的，所述参考角频率的估计值v₁为:v₁＝-m₁×fal(e,a₀,δ₀)；

其中，fal(e,a₀,δ₀)为最优控制函数，e＝v₁-ω_ref，m₁、a₀和δ₀为给定参数，ω_ref为参考角频率的给定值。