[发明专利]一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法

说明书

本发明公开了一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法，包括1：获取虚拟同步电机虚拟惯量与孤岛微电网系统总能量间的数学模型；2：实时监测逆变器并网端口点电压，判定孤岛微电网系统是否发生故障；3：当判定发生故障，逆变器切换为滞环控制，调节虚拟同步电机虚拟惯量提高逆变器暂态稳定性；当监测到逆变器并网端口点的电压幅值偏离额定电压的值小于±5％的额定电压幅值时，逆变器由滞环控制切换为虚拟同步控制，在切换过程中动态调节惯性提高逆变器暂态稳定性；当判定为正常运行时，逆变器为虚拟同步控制模式，动态调节虚拟同步电机虚拟惯量提高逆变器暂态稳定性；4：返回2继续执行。该方法控制简单、效果好。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，涉及一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法。

背景技术

微电网是解决能源危机的重要手段，孤岛微电网是一种由多种分布式微源构成的能源系统，具有能量来源多样、能量转换效率高、污染小等优点，被广泛应用于海洋岛礁、高原山区等偏远地区。逆变器是孤岛微电网的核心单元，虚拟同步发电机(virtualsynchronousgenerator，VSG)控制是近些年来得到快速发展并获得广泛关注的一种逆变器控制技术。

虚拟同步逆变器在运行过程中面临短路故障冲击，产生的故障电流冲击大、上升速度快。由于逆变器的核心单元是电力电子器件，过流能力弱，在暂态期间容易被烧毁。因此，为了避免较大冲击电流烧毁逆变器，基于模式切换的控制策略被提出。该模式切换策略的基本思想是：在故障发生时将VSG控制切换为滞环电流控制，在故障结束后将逆变器的控制策略由滞环电流控制切换为VSG控制。通过使用该种模式切换的控制策略提高了逆变器的抗故障冲击能力，但也带来了暂态稳定性问题。目前针对考虑模式切换的孤岛微电网系统暂态稳定运行特性尚未被研究，同时考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法也亟待提出。

典型的逆变器限流策略有：虚拟阻抗控制、电流限幅器、模式切换等[CN107437821A、CN106655272A]。使用不同限流策略对逆变器系统有不同影响。考虑虚拟阻抗与电流限幅器对逆变器或逆变器系统的暂态稳定性分析与稳定性提升方法的研究已经得到开展[CN105826949A、CN105356781]，但考虑模式切换的微电网系统暂态稳定性研究尚未见报道。已有的研究讨论了考虑交直流混合电网的多状态切换的控制优化方法[CN107579519B]，但针对孤岛交流微电网的考虑状态切换控制的系统稳定性及其稳定性提升方法的研究未见报道。

发明内容

本发明提供一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法，逆变器常采用使用模式切换控制策略进行逆变器限流，由于目前的变换器限流的研究多集中在变流器限流层面，而未能在限流的同时考虑提升系统稳定性，因此使用现有模式切换控制策略的孤岛微电网存在稳定性低的问题。本发明在传统的基于模式切换控制的限流方法基础上，充分考虑变换器的稳定性问题并提出了一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法。解决了现有模式切换控制技术应用于孤岛微电网时稳定性低的问题。

本发明所采用的技术方案是一种考虑模式切换的孤岛微电网暂态稳定性提升方法，包括以下步骤：

步骤1：获取孤岛微电网系统中虚拟同步电机的虚拟惯量与孤岛微电网系统的总能量间关系的数学模型；

步骤2：实时监测孤岛微电网系统中逆变器并网端口点的电压，判定孤岛微电网系统是否发生故障；

当步骤2判定为孤岛微电网系统发生故障时，逆变器切换为滞环控制模式，动态调节虚拟同步电机的虚拟惯量提高逆变器的暂态稳定性；当监测到逆变器并网端口点的电压幅值偏离额定电压的值小于±5％的额定电压幅值时，逆变器由滞环控制切换为虚拟同步控制模式，在切换过程中动态调节惯量提高逆变器的暂态稳定性；

当步骤2判定为孤岛微电网系统正常运行时，逆变器为虚拟同步控制模式，动态调节虚拟同步电机的虚拟惯量提高逆变器的暂态稳定性；

步骤4：返回步骤2继续执行。