本申請(qǐng)公開(kāi)了一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，包括：在微源側(cè)逆變器中加入虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，并結(jié)合預(yù)同步控制策略，提供無(wú)差并網(wǎng)模式與微源側(cè)慣量支撐；在負(fù)荷側(cè)整流器中加入負(fù)荷虛擬同步機(jī)控制策略，提供負(fù)荷側(cè)慣量支撐；在儲(chǔ)能側(cè)加入慣量自適應(yīng)控制，使得雙向儲(chǔ)能變換器提供微源側(cè)和/或負(fù)荷側(cè)的慣量支撐。本申請(qǐng)基于高比例新能源大量并網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電機(jī)所導(dǎo)致的電力系統(tǒng)慣量水平降低的問(wèn)題，通過(guò)應(yīng)用虛擬同步發(fā)電機(jī)、負(fù)荷虛擬同步機(jī)虛擬慣量以及自適應(yīng)控制，提升了電力系統(tǒng)的慣量水平，降低系統(tǒng)頻率的瞬時(shí)變化率，抑制電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)范圍，優(yōu)化其動(dòng)態(tài)性能，使其在高頻波動(dòng)和大擾動(dòng)的環(huán)境下抗干擾能力增強(qiáng)，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法
[0001]本申請(qǐng)屬于微電網(wǎng)
，具體涉及一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法。
技術(shù)介紹
[0002]隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)戰(zhàn)略目標(biāo)的提出和實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)逐步被光伏、風(fēng)機(jī)等新能源機(jī)組代替，但是，新能源構(gòu)成的微電網(wǎng)系統(tǒng)以電力電子變換器為主，慣量較低，使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)的慣量水平持續(xù)降低，抗擾能力減弱，在遭受功率擾動(dòng)時(shí)無(wú)法保障電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有足夠的慣量支撐，當(dāng)發(fā)生功率階躍或者故障時(shí)，會(huì)延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，協(xié)助平衡功角震蕩，具有主動(dòng)平衡波動(dòng)的能力。因此，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗擾性，對(duì)新型電力系統(tǒng)中的微電網(wǎng)進(jìn)行慣量補(bǔ)償和控制是非常必要的。
[0003]目前有大量文獻(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行慣量補(bǔ)償與控制方面的研究，最常用的慣量補(bǔ)償方法就是對(duì)電力電子變換器應(yīng)用虛擬同步機(jī)控制策略及自適應(yīng)慣性控制方法。虛擬同步機(jī)控制策略包括虛擬同步發(fā)電機(jī)策略和負(fù)荷虛擬同步機(jī)策略。其中，虛擬同步發(fā)電機(jī)策略是微電網(wǎng)的一種逆變控制策略，本質(zhì)是通過(guò)控制逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)的外特性，使逆變器具有固定的慣量，然而當(dāng)微電網(wǎng)的新能源占比發(fā)生變化時(shí)，慣量無(wú)法響應(yīng)變化，微電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)會(huì)惡化。負(fù)荷虛擬同步機(jī)控制策略是針對(duì)整流變換器的，其有功環(huán)模擬了同步電機(jī)的慣性和一次調(diào)頻特性，無(wú)功環(huán)模擬了定子的電壓特性，但是基于比例積分控制的后級(jí)DC/DC變換器削弱了負(fù)荷虛擬同步機(jī)策略的調(diào)頻性能。自適應(yīng)慣性控制方法能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制參數(shù)，優(yōu)化動(dòng)態(tài)性能，因此可在虛擬同步控制策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合自適應(yīng)慣性控制方法對(duì)新能源微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行慣量補(bǔ)償或控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]本申請(qǐng)旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，在微源側(cè)逆變器加入虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略模擬同步發(fā)電機(jī)，結(jié)合預(yù)同步控制策略，提供無(wú)差并網(wǎng)和慣量支撐；接著在負(fù)荷側(cè)整流器加入負(fù)荷虛擬同步機(jī)控制策略，有功環(huán)模擬了同步電機(jī)的慣性和一次調(diào)頻特性，無(wú)功環(huán)模擬了定子的電壓特性，使得整流器具有慣量支撐能力；最后在儲(chǔ)能側(cè)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)控制虛擬慣量，使得雙向儲(chǔ)能變換器能夠提供慣量。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?br/>[0006]一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，包括以下步驟：
[0007]在微源側(cè)逆變器中加入虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，并結(jié)合預(yù)同步控制策略，提供無(wú)差并網(wǎng)模式與微源側(cè)慣量支撐；
[0008]在負(fù)荷側(cè)整流器中加入負(fù)荷虛擬同步機(jī)控制策略，提供負(fù)荷側(cè)慣量支撐；
[0009]在儲(chǔ)能側(cè)加入慣量自適應(yīng)控制，使得雙向儲(chǔ)能變換器提供微源側(cè)和/或負(fù)荷側(cè)的慣量支撐。
[0010]優(yōu)選的，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的添加方法包括：
[0011]在所述微源側(cè)逆變器中構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)模型；
[0012]基于所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型，生成所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略。
[0013]優(yōu)選的，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的構(gòu)建方法包括：
[0014]構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型；
[0015]計(jì)算傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型中各部分的電氣量，通過(guò)定子勵(lì)磁特性和轉(zhuǎn)子機(jī)械特征，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)電氣模型；
[0016]基于所述虛擬同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型和所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電氣模型，構(gòu)建所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型。
[0017]優(yōu)選的，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略包括：有功調(diào)頻和無(wú)功調(diào)壓；
[0018]所述有功調(diào)頻包括：模擬所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的虛擬調(diào)速器，通過(guò)所述虛擬調(diào)速器調(diào)節(jié)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，完成有功調(diào)頻；
[0019]所述無(wú)功調(diào)壓包括：模擬所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的勵(lì)磁控制器，通過(guò)所述勵(lì)磁控制器調(diào)節(jié)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的定子勵(lì)磁電壓，完成無(wú)功調(diào)壓。
[0020]優(yōu)選的，所述預(yù)同步控制策略包括：對(duì)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的相角差進(jìn)行PI控制，若所述相角差保持為0，則完成所述預(yù)同步控制。
[0021]優(yōu)選的，所述虛擬同步機(jī)控制策略的添加方法包括：
[0022]在所述負(fù)荷側(cè)引入三相PWM整流器；
[0023]在所述三相PWM整流器中構(gòu)建虛擬同步機(jī)模型；
[0024]基于所述虛擬同步機(jī)模型，生成所述虛擬同步機(jī)控制策略。
[0025]優(yōu)選的，所述虛擬同步機(jī)控制策略包括：
[0026]利用有功環(huán)模擬所述虛擬同步機(jī)模型的慣性和一次調(diào)頻特性，進(jìn)行有功調(diào)節(jié)；
[0027]利用無(wú)功環(huán)模擬所述虛擬同步機(jī)模型的定子電壓特性，進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)。
[0028]優(yōu)選的，所述慣量自適應(yīng)控制的添加方法包括：
[0029]給定虛擬慣量和微電網(wǎng)系統(tǒng)的額定頻率值，采集所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓值和系統(tǒng)電流值；
[0030]基于所述虛擬慣量、所述額定頻率值、所述系統(tǒng)電壓值和所述系統(tǒng)電流值，計(jì)算自適應(yīng)控制虛擬慣量。
[0031]優(yōu)選的，所述慣量自適應(yīng)控制的控制方法包括：
[0032]根據(jù)所述新能源微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，控制所述儲(chǔ)能側(cè)對(duì)所述微源側(cè)和所述負(fù)荷側(cè)進(jìn)行雙向慣量支撐：
[0033]當(dāng)所述微源側(cè)需要調(diào)控時(shí)，控制所述儲(chǔ)能側(cè)進(jìn)行放電；
[0034]當(dāng)所述負(fù)荷側(cè)需要調(diào)控時(shí)，控制所述儲(chǔ)能側(cè)進(jìn)行充電。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果為：
[0036]本申請(qǐng)基于高比例新能源大量并網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電機(jī)所導(dǎo)致的電力系統(tǒng)慣量水平降低的問(wèn)題，通過(guò)應(yīng)用虛擬同步發(fā)電機(jī)、負(fù)荷虛擬同步機(jī)虛擬慣量以及自適應(yīng)控制，提升了電力系統(tǒng)的慣量水平，降低系統(tǒng)頻率的瞬時(shí)變化率，抑制電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)范圍，優(yōu)化其動(dòng)態(tài)性能，使其在高頻波動(dòng)和大擾動(dòng)的環(huán)境下抗干擾能力增強(qiáng)，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
附圖說(shuō)明
[0037]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的方法流程示意圖；
[0039]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例的虛擬同步發(fā)電機(jī)模型示意圖；
[0040]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例的新能源微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例的虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制框圖；
[0042]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例的虛擬同步機(jī)模型的典型拓?fù)浜涂刂瓶驁D；
[0043]圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例的無(wú)功環(huán)控制圖；
[0044]圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例的虛擬慣量J對(duì)應(yīng)的調(diào)整時(shí)間和超調(diào)量示意圖；
[0045]圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例的慣量時(shí)間常數(shù)的三維狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
[0046]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0047]為使本申請(qǐng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：在微源側(cè)逆變器中加入虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，并結(jié)合預(yù)同步控制策略，提供無(wú)差并網(wǎng)模式與微源側(cè)慣量支撐；在負(fù)荷側(cè)整流器中加入負(fù)荷虛擬同步機(jī)控制策略，提供負(fù)荷側(cè)慣量支撐；在儲(chǔ)能側(cè)加入慣量自適應(yīng)控制，使得雙向儲(chǔ)能變換器提供微源側(cè)和/或負(fù)荷側(cè)的慣量支撐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的添加方法包括：在所述微源側(cè)逆變器中構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)模型；基于所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型，生成所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的構(gòu)建方法包括：構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型；計(jì)算傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型中各部分的電氣量，通過(guò)定子勵(lì)磁特性和轉(zhuǎn)子機(jī)械特征，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)電氣模型；基于所述虛擬同步發(fā)電機(jī)機(jī)械模型和所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電氣模型，構(gòu)建所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新能源微電網(wǎng)的慣量控制方法，其特征在于，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略包括：有功調(diào)頻和無(wú)功調(diào)壓；所述有功調(diào)頻包括：模擬所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的虛擬調(diào)速器，通過(guò)所述虛擬調(diào)速器調(diào)節(jié)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，完成有功調(diào)頻；所述無(wú)功調(diào)壓包括：模擬所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的勵(lì)磁控制器，通過(guò)所述勵(lì)磁控制器調(diào)節(jié)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)模型的定子勵(lì)磁電壓，完成無(wú)功調(diào)壓。5...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉欣博，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北方工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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