[发明专利]一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源并网发电领域，特别涉及一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法。

背景技术

如今，随着全球工业化程度步伐的加快，能源问题面临巨大挑战。在人们探索太阳能、风能等新能源的同时，分布式发电(DG)随之兴起。分布式发电具有很多优点：占地面积小、安装便捷、能源利用率高、无污染等。但分布式发电与传统发电相比也有很多不足，由于传统并网逆变器没有机械转子，缺乏转动惯量。这对于微电网的稳定运行有着很大的挑战。针对这一弊端，国外一些学者将同步发电机运行的外特性模拟到微电网中。后来随着学者的深入研究，将同步发电机的静态下垂特性模拟到并网逆变器中，改善了微电网运行的可靠性。但这只是简单的模拟了同步发电机的静态外特性，由于并网逆变器不具有转子，无法提供转动惯量，因此没有从根本上保证系统运行的稳定性；

为解决这一问题，国内外学者提出了模拟同步发电机的逆变器(简称同步逆变器VSG)的控制方法。该方法通过在并网逆变器中模拟出同步发电机的电磁特性、转子惯性和一次调频调压特性，进一步增强了并网逆变器运行的稳定性。通过对电磁暂态关系的分析，并结合同步发电机的下垂特性，搭建出虚拟同步发电机的模型，并对其特性进行进一步优化。但在上述方法中下垂系数的计算较为复杂而且没有考虑到当配电网侧受到干扰波动引起电压幅值和频率变化时该如何应对。

发明内容

针对以上研究的不足，本发明公开了一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法，详细介绍了当网侧电压发生波动时，如何自主调节下垂系数。当微电网网侧分别产生单相电压幅值/频率波动和三相波动时，通过该控制策略的自主调节，减小输出有功功率和无功功率的波动，提高系统的稳定性。

一种适用于网测波动型的同步逆变器并网运行的方法，包括以下步骤：

Step1：构建同步逆变器并网模型并分析其数学模型；

Step2：根据同步逆变器固有的P/f和Q/f特性结合传统下垂特性可得出传统下垂系数k_p、k_Q；

Step3：依据传统下垂控制方程建立适用于网测波动型方程；假定在某一时刻网侧电压频率受到扰动使系统频率由f₁增加到f₂，替换k_p、k_Q为a,b同时带入该控制方程中；

Step4：当微电网网测电压幅值和频率受到波动时，自主调节下垂系数a和b以保证输出有功功率和无功功率的稳定性。

附图说明

图1为本发明同步逆变器主电路原理图。

图2(a)P/f下垂特性图

图2(b)Q/V下垂特性图

图3 P/f控制框图

图4 Q/V控制框图

图5流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，包括以下步骤(其中，在图5中，以流程图的形式展现出该发明的具体实施步骤以及每一步的简要说明)：

1)构建同步逆变器并网模型并分析其数学模型；

如图1所示，将P、Q、P^*、Q^*、v^*、f^*及测量得到的U的幅值和频率带入到基于同步发电机模型的控制器中，可得出逆变器的控制信号，然后将所得的控制信号转换为PWM信号，从而驱动6个IGBT的开通和关断。以上便是同步逆变器的工作原理。式(2)中v为三相定子端相电压，即v＝[v_a v_b v_c]^T，R_S为发电机定子线圈的电阻；i为三相定子相电流，即i＝[i_a i_b i_c]^T；e为各相感应电动势，即e＝[e_a e_b e_c]^T；Ф为各相定子磁通，Ф＝[Ф_a Ф_b Ф_c]^T；D_P为阻尼系数；T_ε为电磁转矩；T_m为机械转矩；J为发电机转子的转动惯量；P、Q分别为同步发电机输出的有功功率和无功功率。

2)根据同步逆变器固有的P/f和Q/V特性结合传统下垂特性可得出传统下垂系数k_p、k_Q；