[发明专利]一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法和系统

说明书

本发明提供一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法和系统，控制方法包括如下步骤：在并网启动过程中，将虚拟同步发电机模型的有功功率给定值和无功功率给定值置零，并将调频系数和调压系数置零；利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪；当虚拟同步发电机输出的有功功率和无功功率均为零时，执行并网动作。本发明提供的技术方案，在虚拟同步发电机并网启动时，利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪，从而实现虚拟同步发电机并网的直接启动，解决现有技术中虚拟同步发电机在并网启动时控制逻辑复杂的问题。

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法和系统。

背景技术

随着电力技术的发展，以光伏、风电为代表的间歇式能源装机容量在系统总装机容量所占的比重越来越大。但间歇式能源出力的大幅、频繁的随机波动性对系统有功平衡造成冲击，影响系统调频特性；并且不同于常规发电厂的旋转电机，通过电力电子设备接入电网的间歇式能源为非旋转的静止元件，不具备常规机组的转动惯量，其大规模接入电网将使系统等效转动惯量降低，削弱系统应对功率波动的能力，影响系统的频率暂态稳定水平。

针对该问题，目前常用的方法是在风电、光伏电站增加大容量集中式储能平抑其出力波动，其中储能结合虚拟同步发电机技术更是近年来的一个研究热点。虚拟同步发电机技术将同步发电机本体及其控制器数学模型引入储能变流器的控制算法，使电站具备惯性和主动参与一次调频、调压的能力，增强并网点电压强度。

虚拟同步发电机与传统同步发电机不同的是，传统同步发电机并网前先自行建立电压，而后由自动并网装置同步后并入电网，而虚拟同步发电机在不同工况下需要不同的并网方式，一般有离网启动后通过并网开关并入电网和直接并网启动。

虚拟同步发电机直接并网合闸前，需要交流软起，此时要保证软起相位和电网相位一致，当软起输出电压和电网电压一致时，切换为闭环控制。通常情况下，软起阶段需要采用锁相环同步电网相位，然而，与传统电流源控制并网方式不同的是，虚拟同步发电机所用相位为虚拟同步发电机本体模型输出相位，并非锁相环输出相位。

为解决虚拟同步发电机直接并网启动问题，一种方法是虚拟同步发电机首先离网启动建立电压，然后通过并网开关并入电网，但这种方法需要额外的电压传感器采集电网电压，且实现逻辑较为繁琐。

另一种方法是首先采用传统基于锁相环的电流源控制方式并网启动，启动完成后再切为虚拟同步发电机模式运行，但该方法实现较为繁琐，且切虚拟同步发电机控制时，底层电流环相位和指令需要同时切换为虚拟同步发电机本体模型输出相位和电流指令，整个逻辑较为复杂，且存在切换失败的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法，用于解决现有技术中虚拟同步发电机在并网启动时控制逻辑复杂的问题；相应的，本发明还提供了一种虚拟同步发电机的并网启动控制系统，以解决现有技术中虚拟同步发电机在并网启动时控制逻辑复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法，包括如下步骤：

在并网启动过程中，将虚拟同步发电机模型的有功功率给定值和无功功率给定值置零，并将调频系数和调压系数置零；利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪；当虚拟同步发电机输出的有功功率和无功功率均为零时，执行并网动作。

本发明所提供的技术方案，在虚拟同步发电机并网启动时，利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪，从而实现虚拟同步发电机并网的直接启动，解决现有技术中虚拟同步发电机在并网启动时控制逻辑复杂的问题。