[发明专利]一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法，其特征在于，该混合微电网系统包括交流子网(1)、直流子网(2)、耦合变换器单元、交流负荷和直流负荷，所述交流负荷与所述交流子网(1)连接，所述直流负荷与所述直流子网(2)连接，所述耦合变换器单元通过交流配电母线与所述交流子网(1)连接，所述耦合变换器单元通过直流配电母线与所述直流子网(2)连接，所述交流子网(1)通过交流线路阻抗与交流配电母线连接，所述直流子网(2)通过直流线路阻抗与直流配电母线连接；

所述耦合变换器单元包括DC/AC换流器(3)，以及用于控制所述DC/AC换流器(3)的交直流协调控制器(4)，所述交直流协调控制器(4)控制DC/AC换流器(3)以实现交流子网(1)和直流子网(2)有功功率、无功功率的优化分配，保证系统为稳定运行；

所述DC/AC换流器(3)采用典型的三相全桥电压型逆变器，其直流侧与直流子网(2)的直流配电母线相连，交流侧与交流子网(1)的交流配电母线相连，所述DC/AC换流器(3)直流侧设有开关管S1-S6；

所述交直流协调控制器(4)包括相互电连接的功率计算模块、采样归一化模块、虚拟同步电机控制模块、无功-电压控制模块、参考电压生成模块、电压电流控制模块和PWM调制模块；

该混合微电网系统的协调控制方法包括如下步骤：

步骤(1)：采样交流配电母线的电压V_ac、直流配电母线的电压V_dc、耦合变换器单元的滤波电感电流I_ac、滤波电容电压V_oac和输出线路电流I_oac；

步骤(2)：采用锁相环技术检测交流配电母线的频率f_ac；

步骤(3)：通过归一化模块对交流配电母线的频率f_ac和直流配电母线的电压V_dc进行归一化处理，得到频率标幺值f_pu和电压标幺值V_pu；

步骤(4)：将步骤(1)采样的耦合变换器单元的滤波电容电压V_oac和输出线路电流I_oac送到功率计算模块，经过滤波处理后得到平均有功功率P_o和平均无功功率Q_o；

步骤(5)：将归一化模块得到的频率标幺值f_pu和电压标幺化值V_pu、功率计算模块得到平均有功功率P_o送到虚拟同步电机控制模块，得到耦合变换器单元的输出角频率参考值ω_oref；

步骤(6)：将功率计算模块得到平均无功功率Q_o送到无功-电压控制模块，得到耦合变换器单元的输出电压幅值参考值V_omref；

步骤(7)：将耦合变换器单元的输出角频率参考值ω_oref、输出电压幅值参考值V_omref送到参考电压生成模块，生成耦合变换器单元的参考电压V_oref；

步骤(8)：将参考电压生成模块生成的参考电压V_oref和耦合变换器单元的滤波电感电流I_ac送到电压电流控制模块，进行双闭环控制，得到控制信号；

步骤(9)：将步骤(8)得到的控制信号送到PWM调制模块，采用基本脉冲宽度调制技术(PWM)，将三相静止坐标系下的控制信号调制输出得到三相全桥电压型逆变器的开关管控制信号，开关管控制信号经过外部驱动电路输出脉冲信号控制开关管S1-S6的通断。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，交流配电母线的频率f_ac和直流配电母线的电压V_dc的归一化策略表示为：

其中，f_pu、V_pu分别为交流配电母线的频率f_ac和直流配电母线的电压V_dc进行归一化后的频率标幺值和电压标幺值，f_max、f_min分别为交流配电母线频率的最大值和最小值，V_max、V_min分别为直流配电母线电压的最大值和最小值。