[发明专利]一种自适应惯量的虚拟同步机控制方法

说明书

本发明涉及微电网技术中的逆变器控制技术，旨在提供一种自适应惯量的虚拟同步机控制方法。包括：采集微电网中的逆变器输出的三相电压_c和三相电流的信号，计算逆变器输出的瞬时有功功率；与给定的功率参考值做差后取绝对值，得到功率偏差值；引入到虚拟同步机的控制环中，实现虚拟同步机控制中的惯量随功率变化量自适应调整，生成逆变器的角频率参考值，用于电压和电流环控制，最终通过PWM环节实现对三相逆变器的控制。本发明的虚拟同步机控制方法能够广泛适用于微电网中逆变器惯量自适应控制，限制在负载突变或故障场景下的频率变化率，保持系统的稳态运行。

技术领域

本发明涉及一种自适应惯量的虚拟同步机控制方法，属于微电网技术中的逆变器控制技术。

背景技术

随着新能源发电技术的快速发展，大量的电力电子装置接入微电网或者配电网。由于光伏、风电等发电技术具有随机性和波动性，微电网中应用传统的控制策略，稳定性较差；同时由于电力电子装置的响应速度快，过压过流阈值较低，切载或故障状况容易导致装置的大规模脱网，影响系统的稳定运行。

传统的微电网中的逆变器控制多采用集中式控制或分布式下垂控制，但由于系统缺少惯量，系统的稳定性和鲁棒性较差。针对电力电子装置缺少转动惯量的问题，相关研究人员提出虚拟同步机的控制策略，通过模拟同步机的机械方程，使逆变器的输出外特性接近同步机的输出特性。但该种控制策略中，如果惯量环节设置过小，则对频率变化无明显影响；如果惯量环节设置过大，则会导致系统的震荡；并且没有明确惯量对频率变化率的影响，不能对系统的频率变化率进行直接设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种自适应惯量的虚拟同步机方法。通过限制逆变器在不同条件下的输出频率变化率，维持微电网系统的正常稳定运行。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种自适应惯量的虚拟同步机控制方法，包括以下步骤：

(1)采集微电网中的逆变器输出的三相电压v_a、v_b，v_c和三相电流i_a、i_b、i_c的信号，计算逆变器输出的瞬时有功功率P；

(2)将瞬时有功功率P与给定的功率参考值P_ref做差后取绝对值，得到功率偏差值ΔP；将功率偏差值ΔP引入到虚拟同步机的控制环中，实现虚拟同步机控制中的惯量随功率变化量自适应调整，生成逆变器的角频率参考值ω_ref；

(3)将步骤(2)中虚拟同步机所生成的角频率变化率ω_ref用于电压和电流环控制，最终通过PWM环节实现对三相逆变器的控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过采集三相电压电流信号，计算逆变器输出的瞬时功率，将其引入虚拟同步机的惯量控制；根据输出瞬时功率的大小，自适应调节逆变器输出惯量的大小，限制逆变器输出频率的变化率；最后将虚拟同步机生成的参考值，进行电压电流双闭环控制，完成对三相逆变器的控制。

2、本发明的虚拟同步机控制方法能够广泛适用于微电网中逆变器惯量自适应控制，限制在负载突变或故障场景下的频率变化率，保持系统的稳态运行。

附图说明

图1为传统虚拟同步机控制框图。

图2为本发明中含功率反馈自适应惯量下垂控制框图。

图3为自适应惯量虚拟同步机控制抑制频率变化率的效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细的说明。