[发明专利]一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法

说明书

本发明提供了一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法，包括以下步骤：步骤1，搭建并网光伏逆变器仿真模型；步骤2，搭建虚拟同步机控制及PI双闭环控制仿真模型，搭建自抗扰控制仿真模型；步骤3，对整个控制器的参数进行调整；步骤4，将搭好的基于虚拟同步机的并网光伏逆变器功率自抗扰控制仿真模型在功率突变情况和三相电压不平衡两种情况下运行；步骤5，将基于虚拟同步机的并网光伏逆变器功率自抗扰控制策略的仿真结果与虚拟同步机控制策略的仿真结果作对比，本发明在三相电压不平衡下输出功率波动小，在参考功率突变时输出功率能快速跟踪参考功率，在外加扰动的情况下，能够快速抑制扰动，降低输出功率的波动。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法。

背景技术

随着电力系统中不提供转动惯量的新能源发电越来越多，而提供系统惯量的同步发电机比例降低了，导致系统总的转动惯量有所降低，当负载波动很大时，电网的频率波动会更加严重，对电网的稳定运行和并网的发电机组造成不利影响。理想的并网光伏逆变器不仅能向电网提供优质电能，还能够对电网的频率和电压幅值起到支撑作用，且在有扰动的情况下，能够尽可能地抑制扰动，以保证电网的安全平稳运行。在传统的电力系统中，大量的同步发电机提供了足够的系统转动惯量，起到了对电网电压和频率的支撑作用，然而分布式逆变器的物理结构和同步发电机有很大差异，并不具备提供惯性的能力。

目前应用较多的控制策略是PQ控制和下垂控制。PQ控制(恒功率控制)是使分布式电源输出的有功功率和无功功率等于其参考功率，将参考的有功功率和无功功率除以电网电压，输出电流，再通过PI控制输出给PWM。下垂控制利用分布式电源输出有功功率与频率呈线性关系而无功功率与电压幅值成线性关系的原理而进行控制。

现有的基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法存在以下缺陷：在三相电压不平衡时，输出功率波动大；在外加扰动时，不能快速地对扰动进行抑制，且输出功率波动大；在参考功率突变时输出功率跟踪参考功率速度较慢。

如何设计一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于虚拟同步机的并网光伏逆变器自抗扰控制方法，包括以下步骤：

步骤1，搭建并网光伏逆变器仿真模型；

步骤2，搭建虚拟同步机控制及PI双闭环控制仿真模型，搭建自抗扰控制仿真模型；

步骤3，对整个控制器的参数进行调整，选取理想的控制器参数，并且对PI双闭环控制环节增加电流补偿；

步骤4，将搭好的基于虚拟同步机的并网光伏逆变器功率自抗扰控制仿真模型在功率突变情况和三相电压不平衡两种情况下运行，得到两种情况下的仿真结果；

步骤5，将基于虚拟同步机的并网光伏逆变器功率自抗扰控制策略的仿真结果与虚拟同步机控制策略的仿真结果作对比，分析本控制策略的结果。

进一步地，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1，搭建虚拟同步机控制仿真模型，虚拟同步机控制有有功控制和无功控制两部分，输出相位和电压幅值，再搭建PI双闭环控制仿真模型，并调节控制器的参数；

步骤2-2，搭建自抗扰控制仿真模型，自抗扰控制器有跟踪微分器，扩张状态观测器，误差反馈律这三部分，分别设计并调节合适的参数；

步骤2-3，将自抗扰控制器作为控制外环，虚拟同步机控制作为控制内环，将参考的功率输入自抗扰控制器中，输出一个带有扰动估计的功率信号，再将这个信号输出给虚拟同步机控制环节。