[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略

说明书

一种基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略，属于分布式光伏发电控制技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略。本发明提供一种可以有效抑制系统动态过渡过程中的功率波动的基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略。本发明包括光伏阵列、电力电子变流电路、功频控制器、励磁控制器、具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节和SPWM触发脉冲发生装置，其结构要点光伏阵列的输出端与电力电子变流电路的输入端相连，电力电子变流电路的输出端分别与交流母线、功频控制器的信号输入端、励磁控制器的信号输入端、具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节的信号输入端相连。

技术领域

本发明属于分布式光伏发电控制技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略。

背景技术

随着经济的发展，人们对能源的需求量越来越大，能源与环境问题日益凸现，传统的化石能源的大量使用不仅消耗了大量的资源储备而且也造成了严重的环境污染，已经无法满足人类社会可持续发展的需要。

作为一种典型的可再生能源，太阳能因其具有分布广泛、无污染以及使用灵活等优点而成为符合社会可持续发展理念的理想绿色能源。分布式光伏发电是太阳能开发利用的一种主要手段，正逐渐在人类社会发展中占据越来越重要的地位。

传统电力系统的绝大部分电能是由同步发电机提供的，同步发电机转子具有机械转动惯量，在这种运行方式下，当电力系统有扰动或者发生故障时，同步发电机可以利用转子中蕴藏的动能与电力系统进行能量交换，以此来维持系统的稳定性。

太阳能分布式光伏发电系统通过由电力电子器件构成的逆变器等变流装置与电力系统相连，不具有惯性与阻尼，其大量接入会对电力系统的动态稳定性造成不良影响。

为了使分布式光伏逆变电源具有传统同步发电机的转子旋转惯性与阻尼，现今以同步发电机理论为基础的虚拟同步发电机控制技术受到了人们的普遍关注。引入了虚拟同步发电机控制策略的分布式光伏逆变电源虽然具有了类似于同步发电机的转子旋转惯量与阻尼，在一定程度上提高了系统的稳定性，但现有的研究成果并没有有效克服控制过程中会产生有功功率与频率波动这一问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可以有效抑制系统动态过渡过程中的功率波动的基于虚拟同步发电机的分布式光伏发电系统控制策略。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括光伏阵列、电力电子变流电路、功频控制器、励磁控制器、具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节和SPWM触发脉冲发生装置，其结构要点光伏阵列的输出端与电力电子变流电路的输入端相连，电力电子变流电路的输出端分别与交流母线、功频控制器的信号输入端、励磁控制器的信号输入端、具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节的信号输入端相连，功频控制器的信号输出端、励磁控制器的信号输出端分别与具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节的信号输入端相连，具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节的信号输出端通过PWM触发脉冲发生装置控制电力电子变流电路的开关元件；

当外界环境条件(光照强度或温度)发生变化或负载发生变化时，以电力电子变流电路的逆变电路为控制对象，以抑制系统动态过渡过程中所产生的功率波动为控制目的，检测并计算交流母线处的电压、电流、频率及功率，将它们作为功频控制器和励磁控制器的输入量，得到虚拟同步发电机的机械功率、电磁功率和励磁电动势，具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节的输出经SPWM脉冲发生装置后产生触发脉冲，对逆变电路的开关元件进行控制。

作为一种优选方案，本发明所述具有前馈补偿的虚拟同步发电机本体控制环节以传统发电机数学模型为基础，如式(1)所示；