[发明专利]一种基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，将同步发电机中的转子运动机制引入到VSG的逆变器外环控制中，根据系统转子运动的动态特性及逆变器自身条件的限制，对虚拟同步发电机的逆变器参数建立模糊控制模型，根据一个振荡周期内系统转子频率变化量、变化率与虚拟惯量和虚拟阻尼之间的关系，分别以频率变化率及变化量为输入变量，通过模糊化、模糊控制推理及去模糊化操作，输出对应的虚拟惯量变化量、虚拟阻尼变化量，实现参数自适应变化。

2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，根据系统转子运动的动态特性及逆变器自身条件的限制，对虚拟同步发电机的逆变器参数建立模糊控制模型的具体流程包括：

1)判断系统是否处于稳定状态，若是，则输出虚拟惯量变化量为虚拟惯量的初始值、虚拟阻尼变化量为虚拟阻尼的初始值，否则，执行下一步；

2)建立虚拟同步发电机的逆变器参数模糊控制模型，根据VSG功角振荡曲线，分别获取转子角频率的变化率、瞬时角频率与额定角频率的差值与虚拟惯量、虚拟阻尼之间的关系；

3)利用获取的上述关系分别建立虚拟惯量、虚拟阻尼的模糊控制规则，根据模糊变化输出虚拟惯量变化量、虚拟阻尼变化量，使虚拟惯量和虚拟阻尼自适应变化；

4)将步骤3)应用至逆变器控制策略中的有功-频率控制环中，获取实际同步发电机的转动惯量及与阻尼转矩相对应的阻尼系数；

5)输出实际同步发电机的转动惯量及与阻尼转矩相对应的阻尼系数。

3.根据权利要求2所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，步骤2)中，获取模拟扰动下VSG功角曲线和一个振荡周期的频率变化曲线，获取频率变化率和瞬时角频率与额定角频率的差值，根据频率变化率和瞬时角频率与额定角频率的差值建立虚拟惯量、阻尼的模糊自适应参数控制策略。

4.根据权利要求1所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，通过模糊化、模糊控制推理及去模糊化操作，输出对应的虚拟惯量变化量、虚拟阻尼变化量的具体步骤包括：

a)采集额定角频率ω₀与逆变器输出的实际角频率ω，获取瞬时角频率与额定角频率的差值Δω及其对时间的导数dω/dt，将Δω和dω/dt经过零阶保持器后的值e’、e’_c作为模糊控制器的输入，并对输入信号e’、e’_c做线性尺度变换得到输入变量E’、E’_C，并在各自论域内进行模糊分割，分别确定E’、E’_C的隶属度函数，使之成为模糊输入量E*、E*_C；

b)建立模糊规则，对模糊输入量E*、E*_C进行模糊推理并得出在相应论域内的模糊输出U*，对模糊输出进行反模糊变换得到模糊输出的精确值U，并对U进行反向线性尺度变换后得到实际输出u；

c)取采样周期为T，重复步骤a)、b)，自适应调节虚拟惯量和虚拟阻尼。

5.根据权利要求3所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，在模拟扰动下VSG功角曲线中，当某时间区间内，虚拟转子角速度的变化率dω/dt先突增再逐渐减小，而虚拟转子角速度大于电网额定角速度且不断增加，则在该区间内增大转动惯量和阻尼系数抑制dω/dt和瞬时角频率与额定角频率的差值Δω过大，此区间内dω/dt＞0,Δω＞0。

6.根据权利要求3所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，当虚拟转子角速度的变化率dω/dt＜0，转子角速度开始从极大值逐渐减小，而转子角速度仍大于电网角速度，则在此时间段内减小转动惯量。

7.根据权利要求3所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，当虚拟转子角速度的变化率dω/dt＜0，且dω/dt先突减再逐渐减小，转子角速度向极小值逐渐减小，转子角速度小于电网角速度，则在此时间段内减小转动惯量。

8.根据权利要求3所述的基于模糊控制的虚拟同步发电机参数自适应控制方法，其特征在于，当虚拟转子角速度的变化率dω/dt＞0,Δω＞0，且dω/dt逐渐增大，转子角速度小于电网角速度，则在此时间段内增大转动惯量和阻尼系数。