[发明专利]大扰动后电流饱和限幅作用下的VSG阻尼系数自适应控制

说明书

本发明提出一种大扰动后电流饱和限幅作用下的VSG阻尼系数自适应控制，在系统发生故障引起虚拟同步发电机输出电流饱和时，通过阻尼系数的自适应控制减少频率的震荡，以提高系统暂态稳定性。解决了虚拟同步发电机输出电流饱和时，由于减速面积非常有限，导致极限切除角很小进而影响整个微网稳定性的问题。具体步骤：当VSG发生大扰动时，逆变器参考电流达到额定上限，触发电流限幅保护，VSG的功角运行曲线轨迹将发生变化；借鉴同步发电机中的暂态稳定性方法，分别做出功角运行曲线的加速面积和减速面积；根据等面积定则求出极限切除角；通过自适应调整阻尼参数值。

技术领域

本发明属于新能源电力系统与微电网技术领域，具体涉及一种大扰动后电流饱和限幅作用下的VSG阻尼系数自适应控制方法。

背景技术

近年来随着新能源并网渗透率的不断提高，使得微网对大电网稳定性的影响越来越严重。而作为能量传输接口的电力电子逆变器，它的控制策略成为研究热点。传统的同步发电机因为阻尼效应的存在而具有更强的稳定性。阻尼系数对系统稳定性的影响主要表现在对频率变化量的影响上，也就是通过调整阻尼参数D的大小，可以限制频率的波动范围，防止在不平衡转矩的作用下，频率发生较大的偏离而影响系统的正常运行。然而以电力电子元件为基础的逆变器，其动态响应非常快，几乎不存在任何阻尼。因此，当大量逆变器并入到电网中时，它们对负荷变化的响应速度不一致，导致逆变器承担的负荷变化非常大，对逆变器造成冲击而引起逆变器损坏。

不过在采用虚拟同步发电机(VSG)的控制策略后，逆变器可以具有和同步发电机相似的动态特性，从而比较好地解决上述问题。正是阻尼参数的存在，才使得虚拟同步发电机在工作过程中，具有了同步发电机的对不平衡功率的阻尼衰减。当然，从其物理含义来讲，阻尼参数主要是在暂态过程中抑制频率的波动，使VSG能够尽快恢复到稳定运行状态。当系统受到小扰动的情况下，VSG的运行点就沿着功角特性曲线来回移动，最终稳定在新的运行点。然而，当虚拟同步发电机遇到较大的扰动时，逆变器会因为内部的限流控制环节而变成一个电流源，导致VSG的稳定性问题分析变的相当复杂。因此传统的自适应控制策略也已经不再适用于这种情况，需要重新选择控制策略。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种大扰动后电流饱和限幅作用下的VSG阻尼系数自适应控制，在系统发生故障引起虚拟同步发电机输出电流饱和时，通过阻尼系数的自适应控制减少频率的震荡，以提高系统暂态稳定性。具体技术方案如下。

一种大扰动后电流饱和限幅作用下的VSG阻尼系数自适应控制，其特征在于，包括具体步骤：

1)当VSG发生大扰动时，逆变器参考电流达到额定上限，触发电流限幅保护，VSG的功角运行曲线轨迹将发生变化；

2)借鉴同步发电机中的暂态稳定性方法，分别做出功角运行曲线的加速面积和减速面积；

3)根据等面积定则求出极限切除角；

4)通过自适应调整阻尼参数值：

所述电流限幅控制策略在正常情况下，并不会发挥作用，不过当逆变器受到较大的扰动或者在不稳定的运行状态下，电流限幅控制将会启动以防止逆变器产生过大的电流。VSG采用双闭环控制，限幅环节加在电压电流双闭环控制之间，本发明采用的是d轴电流优先的限幅方式。

所述d轴电流优先的限幅方式，就是使d轴电流优先增大到允许的最大电流值。在这种控制下，输出的电流内环参考值I′_dref、I′_qref与电流内环实际的参考输入I_dref、I_qref存在如下关系：

式中，I_M即为VSG允许的最大输出电流。

附图说明