[发明专利]基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦方法

说明书

本发明提供了一种基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦方法，属于新能源并网发电与储能技术领域。包括将d轴电流经过补偿环节后反馈到虚拟同步机无功功率控制环路，所述补偿环节C_d(s)在有功功率指令变化时自主改变以适应新的稳态工作点。本发明在有功功率指令变化时自主改变补偿环节，能够有效补偿有功功率引起的无功功率稳态耦合，实现了虚拟同步机有功功率和无功功率稳定、精确、可靠的解耦控制。

技术领域

本发明涉及新能源并网发电与储能技术领域，具体涉及一种基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦方法。

背景技术

随着新能源技术的发展，分布式电源在电力系统中的渗透率不断提升。能够实现风光等分布式电源“友好型”并网的虚拟同步机技术应运而生并且已经成为高比例可再生能源的研究热点之一。然而在实际中低压线路呈现阻感特性时，虚拟同步机并网有功功率和无功功率的存在严重的耦合，进而影响分布式电源并网质量和系统稳定性。

现有解耦方法大体分为三种，其中目标函数对角化解耦控制方法无法与系统中存在的同步发电机控制实现良好兼容；利用坐标变换矩阵引入虚拟功率或者虚拟电压和虚拟频率的解耦方法计算过于复杂不适合工业应用；自适应虚拟阻抗的解耦方法中所建耦合模型不能准确反映有功功率变化引起的无功功率稳态耦合值。

因此，需要一种有效的虚拟同步机功率解耦方法。

发明内容

本发明在于提供一种实现虚拟同步机有功功率和无功功率的稳定、精确、可靠的解耦控制的基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦方法，该方法将d轴电流经过补偿环节后反馈到虚拟同步机无功功率控制环路，所述补偿环节C_d(s)在有功功率指令变化时自主改变以适应新的稳态工作点；所述的补偿环节C_d(s)计算方法如下：

其中，m为补偿环节参数，K为调压系数，D_q为无功-电压下垂系数，s为拉式变换复变量，L为并网总阻抗Z的感性分量，X为L对应的感抗，R为并网总阻抗Z的阻性分量；

A(s)、B(s)的计算方法如下：

其中，ω_n为额定角频率，U_td、U_tq为电容电压在dq轴坐标系分量的稳态值，I_d、I_q为并网电流在dq轴坐标系分量的稳态值，L_g为电网电感，L_v为虚拟电感，R_g为电网电阻，R_v为虚拟电阻。

优选的，其特征在于：

Z＝R+jX

X＝ωL

R＝R_v+R_g

L＝L_v+L_g

其中，ω为虚拟同步机输出角频率，j为虚数符号。

优选的，所述补偿环节参数m的计算方法如下：

其中，M(∞)为无功功率耦合M(s)的单位阶跃响应的稳态值。

优选的，所述无功功率耦合M(s)的表达式为：