[发明专利]一种基于电压二次调节的改进VSG并联控制方法

说明书

本发明属于多虚拟同步发电机并联带载运行技术，具体涉及一种基于电压二次调节的改进VSG并联控制方法，该方法在并联VSG系统的无功‑电压下垂控制环节采用PI调节器使VSG输出无功功率与传输阻抗解耦，并在无功‑电压下垂控制环节中增加一个电压补偿信号，使PI调节器稳态时输入为0；在输出电压幅值参考值上增加一个基于PI调节器的电压二次调节，使系统稳定时负载工作在额定电压条件下；引入基于并联环流的自适应虚拟阻抗，通过虚拟同步发电机输出电流幅值做差后取绝对值并反馈到虚拟阻抗环节。能实现多VSG功率均分且负载工作在额定电压下，抑制并联瞬间输出电流突变。实现环流抑制，改善系统动态响应且对系统稳态不产生影响。

技术领域

本发明属于多虚拟同步发电机并联运行技术领域，特别涉及一种基于电压二次调节的改进VSG并联控制方法。

背景技术

虚拟同步发电机(VSG)的基本思想在于通过控制使得并网逆变器模拟同步发电机的特性，即惯性、阻尼特性、一次调频特性和一次调压特性，利用其转动惯量和阻尼特性来抑制电网频率、电压的快速波动或负载的波动。多VSG带载运行可以提高能源的利用率及系统的可靠性。

传统的虚拟同步发电机技术是在输出阻抗近似为纯感性以及忽略线路阻抗的条件下实现功率解耦，经过参数的合理设置然后实现VSG间功率均分。针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异，使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差的问题，往往采用在无功-电压输出控制器中引入一个积分环节来实现无功功率输出与传输阻抗间的解耦，并在积分环节前引入一个负载电压反馈环节可以减小负载电压的波动，使负载电压能够稳定在正常范围内。然后在虚拟阻抗环节中引入无功功率反馈来实现虚拟阻抗的自适应调节。这类控制实现了功率均分且具有环流抑制能力，但是无法使负载工作在额定电压条件下，且引入无功功率反馈的虚拟阻抗在稳态时会存在一个较大值，增大传输阻抗的电压降落。

而申请号为CN201310517616.1名称为“一种具有二次调频调压特性的逆变器下垂控制方法”的发明专利和申请号为CN201510628811.0名称为“具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统”的发明专利，都是在无功-电压环串入PI调节器，由于无功-电压环本身已经有了积分器，这会导致两个积分器串联，从而影响负载电压的调节速度。申请号为CN201810081860.0名称为“一种虚拟同步发电机控制方法”的发明专利和申请号为CN201811175117.8名称为“基于“虚拟复阻抗”的低压微网下垂控制方法“的发明专利，其虚拟复阻抗主要是用来改变系统阻抗比从而实现系统输出功率解耦。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使负载工作在额定电压下的并联VSG功率均分的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于电压二次调节的改进VSG并联控制方法，控制方法包括无功-电压下垂控制环节、PI调节器、电压补偿信号、电压二次调节器以及基于并联环流的自适应虚拟阻抗；在并联VSG系统的无功-电压下垂控制环节采用PI调节器使VSG输出无功功率与传输阻抗解耦，并在无功-电压下垂控制环节中增加一个电压补偿信号，使PI调节器稳态时输入为0；在输出电压幅值参考值上增加一个基于PI调节器的电压二次调节，使系统稳定时负载工作在额定电压条件下；引入基于并联环流的自适应虚拟阻抗，通过虚拟同步发电机输出电流幅值做差后取绝对值并反馈到虚拟阻抗环节。

在上述基于电压二次调节的改进VSG并联控制方法中，具体实现包括：

无功-电压下垂控制环节用于根据参考无功功率与输出无功功率做差乘以下垂控制系数生成电压调节信号并与电压补偿信号共同作用生成新的电压调节信号，发送至PI调节器；

PI调节器用于接收新的电压调节信号并生成电压幅值参考信号与电压二次调节器生成的负载电压补偿信号相加，生成新的电压幅值参考信号；

基于并联环流的自适应虚拟阻抗模块用于接收新的电压幅值参考信号，并通过虚拟电阻和虚拟电感模拟出一个虚拟电压降，得到新的电压参考信号。