[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

说明书

一种逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法及装置，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双层自适应控制策略选取控制优先级，使IIDG适应不同运行场景；本发明能兼顾输出稳定性与动态响应速度，有效提高系统运行性能，加强控制效果。

技术领域

本发明涉及的是一种智能电网领域的技术，具体是一种逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法及装置。

背景技术

随着可再生能源发电技术不断发展，分布式电源(Distributed generator，DG)已成为配电网利用新能源的主要方式，如何充分利用高渗透DG并提高其稳定性是亟需解决的关键问题。配电网中DG大多为逆变型电源，如光伏、储能等，其发电单元大多为直流，采用逆变型接口并网，电力电子装置响应速度快、输出阻抗小，转动惯量低，使得逆变型DG(Inverter interfaced DG,IIDG)稳定性不足。虚拟同步电机(Virtual synchronousgenerator，VSG)技术通过模拟同步发电机惯性特性，在IIDG控制策略中加入虚拟惯量控制环节，可极大改善IIDG暂态输出特性，使得IIDG变为友好型并网电源，从而提高IIDG参与配电网运行调节能力。

目前，VSG策略主要关注于频率稳定机理和功角曲线轨迹，而对不同虚拟惯量下输出有功功率的影响机理研究较少。已有文献表明，采用大惯量可以有效减小输出频率波动，增强系统频率动态稳定性；但是，采用小惯量可以获得快速、稳定的输出功率。虚拟惯量对VSG-IIDG输出频率和功率影响效果不同，功率调节需要小惯量，但是若VSG采用低惯量，频率波动较大，不利于系统稳定运行。因此，若不将两者同时考虑，可能会导致在不同运行场景下VSG-IIDG输出功率动态响应特性较差，甚至无法满足供电需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法及装置，VSG控制器采用的虚拟惯量为自适应变化的控制参量，可以根据系统运行状态以及实时动态频率偏差自适应地调节控制优先级，满足不同运行工况下系统对逆变型分布式电源输出的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种逆变型分布式电源双层自适应惯量控制方法，根据基于VSG的IIDG的控制拓扑结构建立小信号模型，分析VSG的虚拟惯量常数与IIDG输出角频率和有功功率之间关系，进而，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双层自适应控制策略选取控制优先级，使IIDG适应不同运行场景。

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；

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，具体为：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。

优选地，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。