[发明专利]一种基于一致性算法的虚拟同步机控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于一致性算法的虚拟同步机控制方法和系统，属于电气工程技术领域。方法核心部分包括频率一次控制和频率二次控制，频率一次控制采用虚拟同步机控制策略，模拟同步发电机转子运动方程；频率二次控制为基于一致性算法二次频率控制，该一致性算法将相邻的分布式功率源的有功输出作为输入量，实现频率的一致性控制。本发明针对并联的使用虚拟同步机控制的分布式功率源，不仅实现了功率的精准分配，还增强了功率源之间的耦合，这种耦合源于一致性算法引起的DGs间的交互，仅作用于系统的互阻尼，对各个功率源的自阻尼没有较大影响，不会出现自阻尼过大导致的不稳定问题，能够平抑有功输出振荡，解决了并联虚拟同步机的功率振荡问题。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于一致性算法的虚拟同步机控制方法和系统。

背景技术

近年来，风力发电、太阳能发电等新型发电技术的大规模应用，逐步撼动同步发电机在发电侧的主体地位，一方面减少了传统的旋转备用，另一方面电力电子变流器作为这些新型发电单元接入电网的接口，电力电子装置的动态特性是全控的、模块化的、快速的，与欠驱动的、严格控制的、相对缓慢的传统电网之间存在差异，其快速响应的特性以及新型发电单元的随机性、间歇性给电网带来较大波动，显著降低了系统的惯性，影响系统的安全稳定运行。因此，为适应交流电力系统新能源成分的高渗透率带来的稳定性问题，一种方法是使变流器接口表现同步发电机的暂态特性，即虚拟同步机控制，使储能装置为电网贡献惯性，从而增强电网的抗扰性。随着新能源成分在电网中渗透率的不断提高，电力电子变流器作为电力系统与分布式功率源(Distributed Generator,DG)进行能量交换的接口，弥补了变流器与电网之间的动态特性差异，在新能源发电装置中得到了广泛应用。

虚拟同步机控制策略改善了系统的暂态过程，但是也引入了同步机的振荡特性。当多个采用虚拟同步机控制的DGs并联运行时，系统易出现功率振荡。这种功率振荡源于并联功率源之间互阻尼的缺乏，现有控制方法以基于附加阻尼控制为代表，这类控制方法直接增加系统的互阻尼，但同时也影响每个功率源的自阻尼，易导致系统的不稳定。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于一致性算法的虚拟同步机控制方法和系统，其目的在于抑制并联DGs的功率振荡，实现合理的功率分配。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于一致性算法的虚拟同步机控制方法，该方法应用于多个相互并联的功率源系统，包括：

S1.对于第i个DG执行以下步骤，实现频率一致性控制：

01.将第i个DG当前控制时刻的参考功率P_ref,i除以有功系数R_p,i得到第i个DG当前控制时刻的信息量P_n,i；

02.将第i个DG当前控制时刻的信息量P_n,i分别与相邻两个功率源当前控制时刻的信息量P_n,(i+1)、P_n,(i－1)作差，将作差结果分别乘以权重系数a_p后相加，相加结果减去第i个DG当前控制时刻的功率差P_i，将差值作为积分环节和比例环节的输入信号，得到第i个DG下一控制时刻的参考功率P’_ref,i；

03.将下一控制时刻的参考功率P’_ref,i与第i个DG当前控制时刻的有功输出P_o,i作差得到下一控制时刻的功率差P’_i；

S2.将下一控制时刻的功率差P’_i输入虚拟同步机控制方程，将输出结果与功率源当前控制时刻的输出频率ω_i相加，将得到的参考频率ω_ref,i作为积分器输入信号，得到参考相位θ_ref,i；i＝1,2,3……I，I表示功率源总个数；