[发明专利]逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法及装置

权利要求书

1.一种逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法，其特征在于，根据基于VSG的IIDG的控制拓扑结构得到VSG的虚拟惯量常数与IIDG输出角频率之间关系，进而建立小信号模型，通过小信号模型模拟实际运行场景在功率调节和频率调节间以自适应调节偏移和自适应控制优先级的双层自适应控制策略使IIDG适应不同运行场景；

所述的虚拟惯量常数与IIDG输出角频率之间关系是指：其中：P为VSG控制下逆变器端口输出的有功功率，k为阻尼系数，ω为IIDG输出角频率，ω_grid为公共耦合点处角频率，D为有功下垂系数，H为VSG的虚拟惯量常数，2H表示VSG在额定功率指令下从角速度为零的停止状态加速到额定角速度所需要的时间；

所述的小信号模型在公共母线频率恒为工频保持不变时，建立VSG有功功率输入、输出之间的传递函数为：其中：δ_s和E_s是功率为P_ref和Q_ref时IIDG的输出电压参量；在VSG有功功率参考值不变时，建立以公共母线角频率波动为输入、VSG角频率为输出的传递函数：

所述的功率调节是指：当IIDG自身有功功率参考值发生突变时，采用较小的虚拟惯量常数H对有功功率调节；

当IIDG自身有功功率参考值发生突变时，ΔP_ref＝α*u(t)，其中：α表示突变幅度，u(t)为单位阶跃函数，此时IIDG输出功率偏差为：其中：该偏移量的第一次峰值时间t_p和最大超调ΔP(t_p)为：

所述的频率调节是指：当公共母线频率发生小范围突变时，根据IIDG频率输出变化自适应调节虚拟惯量常数H；

当公共母线频率发生小范围突变时，Δω_grid＝α(u(t)-u(t-τ₀))，其中：α表示突变幅度，u(t)为单位阶跃函数，τ₀为突变时段，此时IIDG输出频率偏差为：该偏移量的第一次峰值时间最大超调

当偏移较小时，控制优先考虑系统调节速度，输出超调问题靠后，通过快速响应抑制外界波动的影响；当偏移较大时，控制则关注于平抑超调，系统响应速度则适当减慢；

所述的自适应调节偏移是指：以Γ₁为例，当IIDG系统遭受频率扰动时，频率运行状态偏离稳定运行点，控制系统将进入响应灵敏区，系统快速响应，抑制外界波动的影响，当频率偏离较为严重，控制将进入超调平抑区，此区域惯量均较大，这使得外界频率波动对IIDG自身频率输出影响大大降低，IIDG输出频率将保持平缓，不会有较大的波动，极限情况下，当频率偏移无穷大时，虚拟惯量将为H_h，因此H_h是整个自适应虚拟惯量调节的上限，而当IIDG输出频率无偏差时，控制算法采用的虚拟惯量常数为H₀，这是自适应虚拟惯量常数调节的下限，虚拟惯量H在随着IIDG输出频率ω变化调节过程中，其值始终大于零，控制系统运行在渐近线之上，这使得控制系统始终存在正阻尼，且特征根始终位于虚轴左侧，确保调节过程中系统稳定性不受到破坏；

所述的自适应控制优先级是指，采用灵敏系数自适应选取控制优先级使IIDG适应不同运行场景，其中：k_g为一预设系数，k_d则反映了频率偏移权重，k_d越大，实际控制曲线接近于Γ₁；当k_a减小，实际控制曲线接近于Γ₄，则在整个调节过程中虚拟惯量均采用最小值，Γ₁至Γ₄对应的灵敏系数不断减小，Γ₄对应的灵敏系数为零；

通过VSG的二阶系统阻尼系数、下垂系数、阻尼系数和控制裕度求出虚拟惯量常数选取范围上、下限。

2.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括：优先级自适应调节器、偏移自适应调节器，其中：优先级自适应调节器根据实际运行场景在功率调节和频率调节间自适应选取控制优先级以整体提高IIDG功率和频率输出动态特性，偏移自适应调节器根据IIDG的频率输出对虚拟惯量进行自适应调节，实现兼顾超调量小和响应速度快的控制策略。