[发明专利]一种基于功率传输原则的混合微网虚拟同步机控制方法

权利要求书

1.一种基于功率传输原则的混合微网虚拟同步机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立交直流混合微网AC/DC换流器交流侧功率传输方程：

其中：R_f、X_f为滤波电路电阻值及感抗值；E为AC/DC换流器交流侧桥臂电压幅值，U_ac为交流侧电压幅值；δ为功角；AC/DC换流器内部参数中，满足R_f＜＜X_f，交流侧功率传输方程简化为：

2)将步骤1)交直流混合微网AC/DC换流器交流侧功率传输方程，在AC/DC换流器控制系统中模拟同步发电机特性，实现换流器虚拟同步机VSG控制，得到VSG转子运动方程：

其中：J为虚拟转动惯量；ω为角频率；T_m、T_e、T_d分别为VSG机械转矩、电磁转矩、阻尼转矩；P_ref为有功功率参考值；P_e有功功率实际输出值；D为虚拟阻尼系数；ω₀为额定角频率；在VSG控制系统中，虚拟转动惯量J使得AC/DC换流器在功率和频率调节过程中具有了惯性，阻尼系数D使得AC/DC换流器具有抑制电网功率振荡的能力；交直流混合微网AC/DC换流器控制同样具有励磁调节惯性，无功调节表达式为：

其中：u为VSG虚拟内电势；U₀为额定电压有效值；Δu为虚拟内电势与额定电压之间偏差；k_q为无功调节系数；Q_e为无功功率实际输出值；Q_ref为无功功率参考值；

3)以混合微电网中功率从交流侧向直流侧传输为正方向，不考虑AC/DC换流器自身开关损耗，根据交流子网有功出力调节量、直流子网有功出力调节量与AC/DC换流器功率调节量相等，得到混合微电网有功变化量方程：P_acref-P_ac＝P_dc-P_dcref＝ΔP；

其中：P_ac为交流子网输出功率实际值；P_acref为交流子网输出功率参考值；P_dc为直流子网输出功率实际值；P_dcref为直流子网输出功率参考值；ΔP为AC/DC换流器功率调节量；

4)将步骤3)交流子网有功出力调节量、直流子网有功出力调节量分别展开为稳态分量及瞬时分量；交流子网中有功出力调节量表示为：

其中：k_ω为交流子网下垂调节系数；k_ω(ω-ω₀)是稳态有功变化量；为虚拟转子惯量吸收或者发出的瞬时有功功率，在虚拟同步机控制中为交流频率提供惯性环节；直流子网中有功出力调节量表示为：

其中：k_udc为直流子网下垂调节系数；U_dc为直流母线电压实际值；U_dc0为直流母线电压初始值；k_udc(U_dc-U_dc0)是稳态有功变化量，是直流电容的充放电功率，属于动态功率波动；

当交直流混合微电网AC/DC换流器功率调节量无波动，即控制系统稳态运行，交流频率和直流电压达到稳定值，存在：

5)将步骤3)混合微电网有功变化量方程和步骤4)交流子网有功出力调节量、直流子网有功出力调节量展开方程引入步骤2)VSG转子运动方程，得到基于功率传输原则的混合微网VSG控制方程：

6)将步骤5)得到的基于功率传输原则的混合微网VSG控制方程引入交直流混合微网AC/DC换流器控制系统中，实现交、直流子网根据自身容量均衡承担负荷，提高AC/DC换流器功率传输性能。

2.根据权利要求1所述的一种基于功率传输原则的混合微网虚拟同步机控制方法，其特征在于，步骤6)的具体实现方法为：将步骤5)得到的基于功率传输原则的混合微网VSG控制方程引入交直流混合微网AC/DC换流器控制系统中，实现交、直流子网根据自身容量均衡承担负荷，提高AC/DC换流器功率传输性能。