[发明专利]一种多约束条件下的虚拟同步发电机控制方法

说明书

一种多约束条件下的虚拟同步发电机控制方法，属于控制技术领域，目的是提高VSG系统的安全稳定性，其技术方案是，所述方法针对由发电机组、蓄电池VSG单元以及有功负荷构成的微电网系统，将多个影响系统稳定性的约束条件作为调节系统虚拟惯量H的依据，系统有功频率控制采用虚拟同步发电机控制技术。本发明充分考虑储能系统的充放电极限、系统频率变化率、换流器容量以及系统瞬时交换功率四个约束条件的影响，据此调节系统虚拟惯量实现系统灵活可控，并避免蓄电池深度过充和过放，避免系统换流器出现过流停机的现象，从而延长了蓄电池以及换流器的使用寿命，提高了VSG系统的安全稳定性以及VSG控制技术的实用性。

技术领域

本发明涉及一种用于微电网系统中储能端口的虚拟同步发电机(VSG)控制方法，属于控制技术领域。

背景技术

以光伏、风电为主的新能源发电已受到世界各国的关注，但是与同步发电机(SG)相比，此类分布式电源(DG)接入大多基于电力电子变换器接口，本身不存在有利于保持系统频率稳定的旋转惯性，其不断增加会降低系统整体的转动惯量，当系统发生有功扰动时频率的波动会增大，严重影响到电力系统的动态响应及稳定性。虚拟同步发电机(VSG)技术是解决这一问题的有效途径，目的是通过模拟励磁调节器以及频率调节器，使电网中的DG表现出与传统的同步发电机相同或者相似的特性。相比于传统同步发电机，VSG系统采用的电力电子变换器接口具有灵活可控的特点，因此可利用此特点实现系统虚拟惯量的灵活可控。

系统的运行稳定性会受到频率波动的影响，为减弱这种影响的作用，目前采用的自适应虚拟惯量控制方法，以单约束频率变化率为反馈参数调节系统虚拟惯量H，来减小系统的频率变化量，提高系统的频率稳定性。但评价系统的稳定性不能仅考虑频率稳定性，还需要考虑其他特性，包括硬件特性以及软件特性，例如储能系统(蓄电池)的充放电极限、系统频率变化率、换流器容量、系统瞬时交换功率，硬件延时、扰动检测时间等。实践证明，现有的单约束虚拟惯量控制方法无法避免蓄电池深度过充和过放，以及系统换流器出现过流停机的现象，严重影响了蓄电池和换流器的使用寿命，不能确保系统安全稳定运行。因此探索考虑多个影响因素的虚拟同步发电机控制方法，对提高VSG系统的安全稳定性以及VSG控制技术的实用性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种多约束条件下的虚拟同步发电机控制方法，以提高VSG系统的安全稳定性以及VSG控制技术的实用性。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种多约束条件下的虚拟同步发电机控制方法，所述方法针对由发电机组、蓄电池VSG单元以及有功负荷构成的微电网系统，将多个影响系统稳定性的约束条件作为调节系统虚拟惯量H的依据，系统有功频率控制采用虚拟同步发电机控制技术，有功频率控制表达式为：

其中，H为系统虚拟惯量，ω、ω_g表示逆变电源及公共母线的角频率，K_d为阻尼系数，P_ref为有功功率设定值，P_o为VSG单元输出的有功功率。

上述多约束条件下的虚拟同步发电机控制方法，所述系统虚拟惯量H与各约束条件之间的函数关系表达式为：