[发明专利]多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法，首先建立n台虚拟同步发电机并联运行的小信号模型，获得第i台虚拟同步发电机输出功率与负荷功率间的传递函数G_pli，然后使并联运行的各虚拟同步发电机的参数对应成比例，获得参数匹配的约束条件；再利用参数匹配的约束条件，在微网系统不同的工作模式下获得各台虚拟同步发电机的控制参数。本发明适用于独立光储微网系统，所提方法充分考虑了直流侧光伏单元的输出功率，实现了在优先利用光伏出力的前提下进行功率的合理公平分配，提高了光伏等可再生能源的利用率。

技术领域

本发明涉及虚拟同步发电机技术领域，应用于光储微网等场合，更具体地说是涉及一种多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法。

背景技术

微网中的以光伏、风力等可再生能源为主体的分布式电源一般通过电力电子逆变器连接到电力系统，逆变器控制灵活，响应速度快，但其属于静止元件，几乎没有惯性。可再生能源出力易受环境影响，具有较大的波动性和随机性，难以满足电网友好性的要求。随着可再生能源渗透率的增大，系统惯性显著降低，频率对负荷和可再生能源出力的波动更为敏感，电网的稳定运行存在较大的隐患。

虚拟同步发电机技术(VSG)因能为系统提供惯性，改善频率稳定性而受到广泛关注。单独的光伏等可再生能源无法为虚拟同步发电机提供足够的能量缓冲，影响系统的稳定性。为了保证虚拟同步发电机的稳定运行，需要在其直流侧增加储能单元，维持直流母线电压恒定，补偿一次能源出力的随机波动性，同时为虚拟同步发电机的暂态过程提供能量缓冲。

现有采用虚拟同步发电机控制的逆变器并联运行时，通常按照逆变器的额定容量进行功率分配，没有考虑直流侧一次能源的出力能力。直流侧集成光伏和储能单元的虚拟同步发电机在孤岛运行时，如果负荷功率分配不当，可能会导致有的虚拟同步发电机输出功率小于其直流侧光伏出力，直流侧光伏不能得到充分利用，而有的虚拟同步发电机输出功率大于其直流侧光伏出力，需要储能单元补偿功率缺额，不能保证最大限度的利用可再生能源。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法，以提高可再生能源的利用率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、建立n台虚拟同步发电机并联运行的小信号模型，获得第i台虚拟同步发电机输出功率与负荷功率间的传递函数G_pli，i＝1,2...n；

步骤2、使并联运行的各虚拟同步发电机的参数对应成比例，获得参数匹配的约束条件；

步骤3、利用所述参数匹配的约束条件，在微网系统不同的工作模式下获得各台虚拟同步发电机的控制参数。

本发明多机并联虚拟同步发电机功率分配和参数自适应控制方法的特点也在于：按如下过程获得传递函数G_pli:

首先，将各虚拟同步发电机有功环和功率传输方程按式(1)和式(2)进行小信号化：

式(1)中，△ω_i，△P_i，△P_refi，J_i和D_i分别为第i台虚拟同步发电机输出电压的角频率变化量，输出功率变化量，功率参考值变化量，转动惯量和等效阻尼系数，s为积分算子；