[发明专利]一种基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法

说明书

本发明基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法，步骤包括：1)采集三相全桥逆变器的输出电流、输出电压以及电网电压，转换为数字量；2)实现无功调压控制输出虚拟同步机励磁，并计算输出电压幅值、电网电压幅值；3)计算系统的有功功率，无功功率以及励磁电动势；4)实现速度反馈控制，计算速度反馈系数初值；5)实现有功调频控制，输出虚拟同步角速度和相位，并计算转速差以及虚拟同步机角加速度；6)设定虚拟转动惯量与速度反馈系数自适应调节规则；7)CLARK变换，得到α‑β静止坐标系下的电压量；8)进行空间矢量调制，得到驱动三相全桥逆变器的六路控制开关脉冲，实现三相交流电流回馈电网。

技术领域

本发明属于可再生新能源发电并网控制技术领域，涉及一种基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法。

背景技术

随着化石能源短缺和二氧化碳排放的限制，可再生新能源发电占总发电量的比例不断提高，可再生新能源发电一般通过电力电子变换器逆变上网，没有传统发电机的转子和大的转动惯量，不利于电网稳定。针对这一问题，虚拟同步发电机技术通过模拟同步发电机外特性使得新能源发电节点具有与传统同步发电机相似的外特性，改善了含有新能源的电网系统稳定性。但是，仍存在暂态稳定性差的问题，现有策略基于虚拟同步发电机功角特性曲线，通过改变虚拟惯量及阻尼下垂系数优化暂态过程。

实际上，虚拟转动惯量依赖于储能设备实现，为了避免产生功率超调以及防止储能设备的频繁充放电，一般希望虚拟同步发电机系统工作在过阻尼状态。而系统阻尼特性由阻尼下垂系数和虚拟转动惯量共同确定。阻尼下垂系数同时承担有功功率-频率下垂控制的角色，其定义为转矩增量与角速度增量之比，它的大小表征了电网频率波动时，对应有功功率的变化量。因此，一方面，暂态过程对阻尼下垂系数的调节将影响系统的频率调节特性，违背了阻尼下垂系数的最初设定原则；另一方面，若阻尼下垂系数满足有功功率-频率下垂特性要求，则很难保证系统工作在过阻尼状态。

因此，通过输出微分反馈解决这对矛盾，满足下垂特性的同时，灵活调节微分反馈系数控制整个系统的阻尼，获得较好的暂态特性，成为一个新的解决思路。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法，解决了现有技术条件下，无法兼顾系统有功调频特性和系统阻尼特性使系统有效工作在过阻尼状态，从而导致功率超调对电力电子设备的损害和储能设备的频繁充放电的问题；系统暂态优化问题以及暂态调节过程中电网频率超出设定阈值，而导致系统脱网运行威胁电网稳定性的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法，按照以下步骤实施：

步骤1、通过电流传感器及电压传感器，分别采集三相全桥逆变器的输出电流、输出电压以及电网电压，通过转换电路将模拟信号转换为对应的输出电流数字量i_a、i_b和i_c，输出电压数字量u_oa、u_ob和u_oc，以及电网电压数字量u_ga、u_gb和u_gc；

步骤2、实现无功调压控制输出虚拟同步机励磁M_fi_f，并计算输出电压幅值u_o、电网电压幅值u_g，