[发明专利]一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法

权利要求书

1.一种含高比例分布式电源的孤网频率控制方法，其特征在于，工艺步骤及在工艺中控制的技术参数如下：

1)设计整个孤网系统包括两台相同的逆变器和一台同步发电机，根据孤网电压等级，逆变器额定容量设定为0.5MW,直流侧电压为2.5kV，交流负载侧额定电压为1kV；同步发电机容量设置为1MW，额定电压为1kV,从而实现含高比例分布式电源的孤网系统；

2)针对步骤1)孤网系统中的逆变器，设计逆变器控制系统；逆变器输出频率控制方法模拟了同步发电机转子惯性及孤网系统一次调频特性，方程如下：

E＝E₀+(Q_ref-Q_out)n (3)

式(1)为发电机转子机械方程，其中H为惯性系数，K_D为阻尼系数，ω为机械角频率，ω_pcc为公共耦合点电压角频率，P_out为逆变器输出有功功率；式(2)为逆变器控制系统一次调频控制方程，m为有功-频率下垂系数，P_ref为逆变器输出有功功率参考值；式(3)为逆变器控制系统一次电压控制方程，n为无功-电压下垂系数，Q_out为逆变器输出无功功率，Q_ref为逆变器输出无功功率参考值；

3)根据步骤2)频率控制，由发电机转子机械方程、逆变器控制系统一次调频控制方程、逆变器控制系统一次电压控制方程设计得到控制模块；有功部分，公共耦合点电压角频率ω_pcc与参考角频率ω_ref之间的偏差经过有功-频率下垂控制得功率偏差，与逆变器输出有功功率参考值P_ref之和作为电磁功率P_m，利用发电机转子机械方程式(1)求出机械角频率ω，对机械角频率ω积分得到逆变器控制系统变换角θ；无功部分，根据逆变器控制系统一次电压控制方程式(3)，逆变器输出无功功率Q_out与逆变器输出无功功率参考值Q_ref之差经无功-电压下垂控制得电压偏差，加上孤网系统PCC点电压幅值E₀，即得参考电压幅值E；

4)由上述控制模块得到整个逆变器控制系统变换角θ和参考电压幅值E，利用逆变器控制系统变换角θ和参考电压幅值E生成双环控制的abc坐标系下的参考电压；

5)对abc坐标系下的参考电压进行dq变换得到双环控制的输入参考电压V_d和V_q；双环控制采用电压外环、电流内环控制方式；

6)经过双环控制后输出波形与5kHz三角波经PWM生成器得到逆变器IGBT的控制开关信号，控制IGBT的导通与关断；

7)两台逆变器和一台同步发电机并联后接入负荷，只研究频率控制，采用阻性负荷；开始阶段使孤网系统处于稳定运行状态，稳定运行一段时间后利用负荷突变实现孤网系统频率波动；

8)负荷突变后，逆变器和同步发电机同时参与孤网系统调频；孤网系统按照下垂系数比例m₁P₁＝m₂P₂＝m₃P₃进行负荷分配，同步发电机和逆变器分别增发相应的有功功率，同步发电机和逆变器的控制系统进行频率调节，最终实现频率稳定，孤网系统短暂波动后继续稳定运行。