[发明专利]一种下垂控制方法和系统

权利要求书

1.一种下垂控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、有功下垂调节步骤，所述有功下垂调节步骤模拟同步发电机静态有功下垂调节特性，根据有功功率实时改变输出角频率；根据功率大小实时改变输出转矩，为频率惯性环节提供转矩信号；

S2、惯性发电机调速步骤，所述惯性发电机调速步骤模拟柴油发电机的调速特性；

S3、频率惯性步骤，所述频率惯性步骤模拟虚拟同步发电机中的转子运动方程，将阻尼系数和转动惯量简化为一阶惯性环节中的参数；并通过一阶惯性环节减小有功功率对频率的影响，最终输出具有惯性的角频率信号；

S4、无功下垂调节步骤，所述无功下垂调节步骤模拟同步发电机静态无功下垂调节特性，根据无功功率大小实时改变输出电压大小；

S5、引入电磁方程，所述电磁方程中加入虚拟阻抗模拟分布式发电单元的输出阻抗，通过修改虚拟阻抗参数，改变分布式发电单元中的输出阻抗特性；输出电压数据为电压惯性步骤提供输入信号；

S6、电压惯性步骤，所述电压惯性步骤采用一阶惯性环节减小无功功率对电压的影响，输出具有惯性的电压信号。

2.如权利要求1所述下垂控制方法，其特征在于，还包括步骤：

S7、双闭环控制步骤，所述双闭环控制步骤具体为电压电流双闭环控制；其中，电压电流双闭环控制中外环为电压环PI控制，内环为电流环PI控制，控制信号通过SVPWM调制输出脉冲信号。

3.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述有功下垂调节步骤包括一有功下垂调节方程：

(P_s-P)d_ω+ω_s＝ω_ref

式中Ps、P、dω和ωs分别为给定有功功率、分布式发电单元输出有功功率、有功下垂系数和给定角频率，ω_ref为参考角频率。

4.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述惯性发电机调速步骤包括调速控制器、执行器和柴油机三个模块共同完成；调速控制器为PI控制，其方程为：

式中kdp和kdi分别为调速控制器的比例控制参数和积分控制参数；

执行器将调速控制器输出的信号转换成柴油机的轴位移信号，该环节和惯性发电机简化为一阶惯性环节，该环节方程为：

式中Kμ和Td分别为执行器的等效增益系数和柴油机的延时常数；通过增益系数kT可以得到输出机械转矩。

5.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述频率惯性步骤包含一个一阶惯性方程，该方程为：

式中a和λ分别为增益系数和延时常数。

6.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述无功下垂调节步骤的无功下垂调节方程为

(Q_s-Q)d_V+V_s＝V

式中Qs、Q、dV和Vs分别为给定无功功率、分布式发电单元输出无功功率、无功下垂系数和给定电压。

7.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述电磁方程中加入了虚拟阻抗，改变分布式发电单元的输出线路阻抗特性，其方程为：

式中Rs和Ls为虚拟电阻和虚拟电抗；id和iq分别为三相电感电流进dq变换后的d轴电感电流和q轴电感电流，V为参考电压。

8.如权利要求1或2所述的下垂控制方法，其特征在于，所述电压惯性步骤也包含一个一阶惯性方程，该方程为

式中η为延时常数。

9.一种下垂控制系统，其特征在于，包括：

有功下垂调节模块，所述有功下垂调节模块模拟同步发电机静态有功下垂调节特性，根据有功功率实时改变输出角频率；根据功率大小实时改变输出转矩，为频率惯性环节提供转矩信号；

惯性发电机调速模块，所述惯性发电机调速模块模拟柴油发电机的调速特性；

频率惯性模块，所述频率惯性模块模拟虚拟同步发电机中的转子运动方程，将阻尼系数和转动惯量简化为一阶惯性环节中的参数；并通过一阶惯性环节减小有功功率对频率的影响，最终输出具有惯性的角频率信号；

无功下垂调节模块，所述无功下垂调节模块模拟同步发电机静态无功下垂调节特性，根据无功功率大小实时改变输出电压大小；

引入电磁方程，所述电磁方程中加入虚拟阻抗模拟分布式发电单元的输出阻抗，通过修改虚拟阻抗参数，改变分布式发电单元中的输出阻抗特性；输出电压数据为电压惯性模块提供输入信号；

电压惯性模块，所述电压惯性模块采用一阶惯性环节减小无功功率对电压的影响，输出具有惯性的电压信号。