[发明专利]基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法及系统

说明书

本发明公开提供了一种基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法，将逆变器等效为VSG，通过VSG算法控制逆变器；所述VSG算法通过增益为K_P的比例控制和时间常数为T_P的一阶滞后元件表示调速器和转子惯性的组合。本发明实施例提供的基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法，在负载转换和故障事件中都可以实现较低的频率偏差，从而提高了电网的功率质量。本发明实施例还提出了一种基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制系统。

技术领域

本发明涉及新能源及储能技术领域，特别是基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近几十年来，利用太阳能电池板和风力涡轮机等可再生能源的分布式发电系统已经被开发起来。由于逆变器通常安装在输出端子上，因此这些系统被称为逆变器接口的分布式发电机(DGs)。其中一些分布式发电(DG)技术，如光伏或燃料电池产生直流电，必须通过逆变器连接到电网。风力涡轮机可以提供交流电，但由于风速的变化，逆变器必须处理发电机和电网的频率差距。

使用逆变器连接到电网的分布式发电机(DGs)已经向低碳社会发展。传统的分布式发电机通常配备了电流控制装置，并被假定连接到一个稳定的系统总线，如一个无限总线。在常规电厂中，同步电机在维持电网稳定中起着重要的作用。在分布式发电中，发电机的阻尼和旋转质量特性与实际同步发电机不同。在分布式发电中，负荷不是恒定的，负荷的变化对电网产生影响。因此，与分布式发电相比，同步发电机对系统稳定性的影响最小。通过增加虚拟惯性，可以解决并网分布式发电的稳定性问题。利用电力电子逆变器的控制算法和短期储能，可以增加这种虚拟惯性。

在大型集中电站存在的情况下，少数小型DG机组一般不会影响电网的安全运行，可以忽略。但随着DG机组数量的增加和容量的增加，电力系统的整体动态受到了较大的影响。对可变DG技术的研究表明，当DG单元输出功率提高时，最大频率偏差增大。此外，同步发电机具有无功供应能力，对电压稳定性的影响较大。同步发电机运行自组织，高度并行，可靠稳定。

现有技术中存在以下技术问题：

传统逆变器概念的设计是在不考虑电能质量的情况下，将最大的能量收获送入电网。这可能会导致电压廓线的扰动，由于双向潮流和控制不足，整个电网的电压可能会波动。

可再生清洁能源渗透率不断的加大会降低电网的稳定性，由于静态逆变器没有同步发电机(SG)自然所拥有的惯性，如果DG的百分比很高，那么在电网中结合DG和基于化石燃料的电源是困难的，仅使用DG构建系统是困难的。换句话说，DG的引入并不一定会导致电网中基于化石燃料的电力供应速度的下降。

因此，传统的控制策略并不能模拟出旋转惯量，也不能提供必要的阻尼作用来提高电力系统稳定性。

发明内容

本公开实施例提供了一种基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法及系统，以解决传统控制策略不能模拟出旋转惯量的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种基于虚拟同步发电技术的三相逆变器控制方法。

在一个实施例中，所述方法将逆变器等效为虚拟同步发电机(VSG，virtualsynchronous generator)，通过VSG算法控制逆变器，所述逆变器包括：桥架、储能系统和滤波器；

所述VSG算法通过增益为K_P的比例控制和时间常数为T_P的一阶滞后元件表示调速器和转子惯性的组合，增益K_P和时间常数T_P如下式所示：