基于虚拟同步发电机的最优虚拟惯性控制方法

摘要

本发明公开了分布式发电控制领域中的一种基于虚拟同步发电机的最优虚拟惯性控制方法。该方法对微网逆变器采用虚拟同步发电机的控制策略，将虚拟同步发电机中的下垂系数m、虚拟惯性J和虚拟阻尼D三个控制自由度有机结合起来，实现虚拟同步发电机关键参数的优化配置。该方法既能够充分体现传统同步发电机的惯性优势，又能兼顾逆变器的稳定性和固有的动态性能；同时能够在考虑储能装置功率和容量配置的基础上解决因虚拟惯性引入而带来的输出功率和频率振荡问题，有效提高了微电网运行的稳定性和经济性。

主权项

一种基于虚拟同步发电机的最优虚拟惯性控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，采集一个开关周期内的电网电压e_a、e_b、e_c，微网逆变器的输出电容电压u_oa、u_ob、u_oc，桥臂侧电感电流i_La、i_Lb、i_Lc和输出电流i_oa、i_ob、i_oc，经过同步旋转坐标变换得到微网逆变器的输出电容电压的dq分量u_od、u_oq，桥臂侧电感电流的dq分量i_Ld、i_Lq和输出电流的dq分量i_od、i_oq；步骤2，根据步骤1中得到的电网电压e_a、e_b、e_c，经过锁相环得到电网角频率ω_g；步骤3，根据步骤1中得到的输出电容电压的dq分量u_od、u_oq和输出电流的dq分量i_od、i_oq，经过功率计算模块得到有功功率P和无功功率Q；步骤4，根据步骤3中得到的有功功率P、微网逆变器给定的有功功率指令P_ref、微网逆变器给定的角频率指令ω_ref及最优虚拟惯性模块计算得到的最优虚拟惯性J和虚拟阻尼D，经过有功‑频率控制模块得到微网逆变器角频率ω_m，对该角频率ω_m积分得到虚拟同步机的矢量角θ^*：步骤5，根据步骤3中得到的无功功率Q和微网逆变器给定的无功功率指令Q_ref、微网逆变器给定的电压指令U_ref，经过无功‑电压控制模块得到虚拟同步机的端电压U^*；步骤6，根据步骤5中得到的端电压U^*和步骤1中得到的输出电容电压的dq分量u_od、u_oq，通过电压控制器得到电容电流指令信号再根据电容电流指令信号和步骤1中的桥臂侧电感电流的dq分量i_Ld、i_Lq和输出电流的dq分量i_od、i_oq，通过电流控制器得到控制信号u_d、u_q；步骤7，根据步骤6中的控制信号u_d、u_q和步骤4中得到的矢量角θ^*，经过同步旋转坐标反变换得到调制波信号u_a、u_b、u_c，再根据空间矢量脉宽调制算法，生成PWM控制信号驱动逆变桥开关管S_k(k＝1，2，...，6)。