[发明专利]一种基于虚拟同步发电机特性的孤岛微电网控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机特性的孤岛微电网控制策略，属于微电网控制领域，包括以下步骤，采集滤波器滤波电感处的电压、电流、与滤波后的电流；经过派克变换转换得到dq坐标系下电压和电流；经过功率模块得到平均有功功率与平均无功功率；再经过虚拟同步发电机控制模块得到虚拟发电机的输出电压与角频率；经过电压合成模块、通过dq坐标变换后得到电压合成输出的参考电压；经过虚拟阻抗控制模块得到虚拟阻抗控制输出的参考电压；经过电压电流双环控制模块，得到逆变桥调制电压信号的d轴和q轴分量，经过反派克变换、再通过PWM生成器得到可控正弦脉宽调制信号传送给分布式电源的逆变器，该控制方法具有良好的惯性特征，提高了微电网系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及微电网控制领域，尤其涉及一种基于虚拟同步发电机(VirtualSynchronous Generator，简称VSG)特性的孤岛微电网控制策略。

背景技术

随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，分布式发电开始被广泛研究以解决大电网运行难度大、维护成本高等缺点。分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，能够经济、高效、可靠地发电。分布式电源(DG)位置灵活、分散，能与大电网互为备用，在一定程度上分担了输电网从电厂向用户远距离和大功率输电的功能。为了解决分布式能源发电与传输问题，微电网(Microgrid)成为可选方案之一被提出。

同时，微电网的控制方法也随之得到了重视。下垂控制及其变形自从被应用于微电网中，已经被广泛的研究和讨论。相较于主从控制依赖高速通信技术，下垂控制即使是在无通信的情况下也能达到各单元之间分配的目的，它通过调节各个分布式电源输出端的电压幅值和频率，进而调节电源输出的有功功率与无功功率，从而满足负荷的有功功率和无功功率需求，使得各个分布式电源稳定于一个新的工作点，因此更适合于分布式的微电网系统。另外，应用下垂控制的微电网系统具备更高的可靠性和即插即用性能，更加便于系统的扩容。然而，与传统同步发电机主导的电力系统相比，这种控制方式采用的电力电子接口不具有传统同步发电机的机械旋转部件，而仅仅模仿了励磁和调速外特性，仍然具有惯量不足的缺点，会导致系统频率与电压在扰动过程中容易出现大的偏差，影响系统的稳定运行。因此，需要有改进的控制方法来弥补这一不足，进而使其获得与同步发电机机械转子和调速器相似的动态特性。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于虚拟同步发电机特性的孤岛微电网控制策略,包括以下步骤：

S1:采集分布式电源的滤波器滤波电感处的电压v_abc、电流i_abc、与滤波后的电流i_0abc；

S2:将滤波电感处的电压v_abc、电流i_abc、与滤波后的电流i_0abc经过派克变换转换得到dq坐标系下输出的分布式电源的电压v_dq和电流i_0dq；

S3:分布式电源的电压v_dq和电流i_0dq经过功率模块得到平均有功功率P与平均无功功率Q；

S4:有功功率P与平均无功功率Q经过虚拟同步发电机控制模块得到虚拟发电机的输出电压U_VSG与角频率ω_VSG；

S5:输出电压U_VSG与角频率ω_VSG经过电压合成模块、通过dq坐标变换后得到第一参考电压

S6:第一参考电压经过虚拟阻抗控制模块得到虚拟阻抗控制输出的第二参考电压

S7:第二参考电压滤波电感处的电压v_abc、电流i_abc、与滤波后的电流i_0abc经过电压电流双环控制模块，得到逆变桥调制电压信号的d轴和q轴分量