[发明专利]基于动态虚拟电阻的虚拟同步发电机控制方法

说明书

本发明公开了基于动态虚拟电阻的虚拟同步发电机控制方法。本发明在两相旋转坐标系中设计虚拟电阻，将传统的稳态虚拟同步电阻设计为具有高通滤波器形式的动态虚拟同步电阻，利用动态虚拟同步电阻的在低频段表现为小电阻从而不影响虚拟同步发电机的稳态性能，在谐振点处表现为一定值的电阻,从而减小了虚拟同步发电机输出有功功率和无功功率在动态过程中的耦合程度，抑制了虚拟发电机动态过程中的振荡。

技术领域

本发明涉及分布式发电及电力电子技术领域，特别是基于动态虚拟电阻的虚拟同步发电机控制方法。

背景技术

随着新能源并网的增加，电力系统惯性、阻尼减少，稳定性变差。虚拟同步发电机(virtual synchronous generators，VSG)技术通过模拟同步发电机运行外特性，提高了系统的惯性，成为解决分布式电源高渗透率问题的有效方案之一。虚拟同步发电机中虚拟阻抗控制技术可以配置虚拟同步发电机的输出阻抗广泛用于虚拟同步发电机的功率解耦控制中，通过负的虚拟电阻，可以减少功率在稳态时的耦合程度。然而现有研究表明为正的虚拟电阻可以为系统提供阻尼，抑制虚拟同步发电机系统的振荡，降低功率间动态的耦合程度。现有的虚拟阻抗技术无法同时做到抑制同步发电机系统的振荡，降低功率动态过程的耦合程度且不影响功率稳态时的耦合程度。

题为“虚拟同步发电机的功率动态耦合机理及同步频率谐振抑制策略”，《中国电机工程学报》，2017年第16期381～390页的文章。该文提出了一种虚拟阻尼同步发电机控制策略。将虚拟阻抗设计为正电阻，可以抑制虚拟同步发电机动态过程中的振荡，降低功率间动态过程中的耦合程度，然而正的虚拟电阻会增加功率间稳态时的耦合程度。

中国发明专利申请公开说明书CN 102623992 A于2012年08月01日公开的《基于旋转坐标虚拟阻抗的孤岛微电网控制及优化方法》虽然也是在两相旋转坐标系中设计虚拟阻抗，但其设计的虚拟阻抗是常数，无法在不同频段表现出不同的虚拟阻抗值，从而不能灵活改造虚拟同步发电机系统的动态过程。

中国发明专利申请公开说明书CN 105429170 A于2016年03月23日公开的《一种基于可调虚拟阻抗的微网逆变器下垂控制方法》虽然可以降低功率在稳态时的耦合程度，但是无法降低功率在动态过程中的耦合程度，且所设计的虚拟阻抗也无法为虚拟同步发电机系统提供阻尼。

综合以上文献，现有的虚拟阻抗技术存在以下的不足：

1)无法同时兼顾抑制虚拟同步发电机系统的振荡，降低功率动态过程的耦合程度且不影响功率稳态时的耦合程度。

2)大部分虚拟阻抗技术将虚拟阻抗设置为稳态形式，没有利用虚拟阻抗技术灵活地改造虚拟同步发电机的动态性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题为针对现有虚拟阻抗控制方法无法兼顾抑制虚拟同步发电机系统的振荡，降低功率动态过程的耦合程度且不影响功率稳态时的耦合程度的不足，提供一种既能为系统提供阻尼，又不会影响功率稳态时耦合程度的虚拟阻抗控制方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：基于动态虚拟电阻的虚拟同步发电机控制方法，步骤如下：

步骤1、采样虚拟同步发电机的三相输出电流i_a,i_b,i_c，虚拟同步发电机的三相输出电压U_a,U_b,U_c，流过滤波电感的电流i_La,i_Lb,i_Lc，并计算虚拟同步发电机输出的有功功率P_e和无功功率Q_e，所述虚拟同步发电机输出的有功功率P_e和无功功率Q_e的计算式分别为：