【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電熱能源系統領域，涉及一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法。
技術介紹
1、在中國冬季供暖季節，有集中的熱需求和不可預測的電力下降。通常，區域電熱能源系統可以充分利用電力和熱量的特點，從而提高能源效率。然而，在滿足供暖需求的同時，區域電-熱耦合能源系統的穩定運行受到其有限功率輸出的影響。這一問題對區域能源系統的供需平衡構成了重大挑戰。在過去的幾年里，功率平衡策略被設計用來調節存在電和熱耦合時的電或熱輸出。區域電-熱耦合能源系統通常以基于優先級的兩種模式運行：熱導向模式和電導向模式。一方面，傳統的區域電-熱耦合能源系統在熱導向模式下運行的主要目標是滿足實時熱需求，而發電則被視為次要目標。另一方面，正在考慮為熱電聯產機組采用相對電導向的模式。在這種模式下，系統根據電力需求調整功率輸出。在熱電聯產中，有兩種調節電力需求的方法。一種方法是在保持恒定熱功率比的同時，調整鍋爐的熱輸出和燃料輸入。為實現這一目標，可采用各種控制技術，如先進的鍋爐-渦輪機協調控制。另一種方法是通過操縱汽輪機旁路閥來調節熱功率比，即熱源調節。熱源調節可使熱電聯產繞過鍋爐和燃料處理的較慢動態過程，迅速提高功率輸出。這兩種方法都涉及單一控制變量，無法滿足電力調節的要求，尤其是在大型區域供熱網絡中。因此，為了，本專利技術提出了一種基于電熱能源系統的虛擬異步機實時功率平衡控制方法。
2、由于熱電聯產機組缺乏靈活性，中國一些省份的風力發電量減少率高達20%，電力靈活性的缺失已顯而易見。就電導向模式來說，由于電力電子轉換器的大量存在，微電網因
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術采用的技術方案是：一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，包括：
2、建立基于不同時間尺度的區域電熱耦合能源系統的電能和熱能動態響應耦合時間尺度模型；
3、基于電能和熱能動態響應耦合時間尺度模型的虛擬異步機控制方法，對電能側得實時功率平衡控制，改善直流側電力需求變化時的頻率動態響應；
4、基于建筑物內實時溫度，采用溫度變化的慣性系數，對熱能側的溫度響應進行調整，實現電熱能源系統實時控制。
5、進一步地，所述基于電能和熱能動態響應耦合時間尺度模型的虛擬異步機控制方法過程如下：
6、基于異步電機三相電流abc，通過park變換得到dq軸電流；
7、進而通過dq軸下電流分別計算電磁轉矩和角速度補償量；
8、再通過對虛擬異步機轉換器輸出、交流側實時輸入功率及虛擬轉子轉速補償量進行計算得到機械轉矩；
9、電磁轉矩和機械轉矩經過相減運算后，再通過自適應慣性環節計算虛擬轉子角速度補償量，進而計算得到同步轉速用于調節機械轉矩，同時經過相減計算得到微電網額定角速度，進而通過積分環節得到異步電機的電角度。
10、進一步地，所述虛擬轉子角速度補償量的表達式如下：
11、
12、其中：j代表電熱能源系統的溫度變化的慣性系數，d代表摩擦阻尼系數，tl是轉子機械轉矩，電磁轉矩。
13、進一步地，所述溫度變化的慣性系數j的表達式如下：
14、
15、其中：，為正慣性補償系數，tindoor為室內溫度、tnorm為室內溫度設定溫度、tmax和tmin分別為室內溫度的最大值和最小值、j0為慣性初始系數，為室內溫度相對于時間的變化率。
16、進一步地，所述基于電能和熱能動態響應耦合時間尺度模型的虛擬異步機控制方法，對電能側得實時功率平衡控制，改善交流側電力需求變化時的頻率動態響應的過程如下：
17、通過采集交流側的電壓和電流信號，實時計算交流側的輸入功率；
18、功率信號通過功率外環和電流內環控制，分別生成d軸和q軸上的交流電動勢參考值和，
19、交流電動勢參考值和，再通過帕克變換得到異步電機abc參考系下的交流電動勢參考值；
20、異步電機abc參考系下的交流電動勢參考值經pwm調制生成整流器的開關管觸發信號，實現對虛擬異步機轉換器的控制，進而實現對電能側得實時功率平衡控制，改善交流側電力需求變化時的頻率動態響應。
21、進一步地，采用虛擬異步機小信號建模方式對實時控制方法進行穩定性驗證。
22、進一步地，所述虛擬異步機小信號建模方式對實時控制方法進行穩定性驗證的過程如下：
23、虛擬異步機的小信號方程如下：
24、
25、
26、
27、此處：
28、，，，，
29、，，，
30、，，，，
31、，，
32、式中，、、、為dq軸下定子電流和電壓變化量，和分別為d軸和q軸下定子電流的穩態值。為描述定子電流變化量與額定角速度變化量之間的關系矩陣。為描述定子電流變化量的關系矩陣；為描述定子電流變化量與轉子d軸磁通變化量及定子電流變化量轉子角速度變化量之間的關系矩陣；為描述定子電流變化量與定子電壓變化量之間的關系矩陣；為描述定子電流變化量與定子電壓變化量之間的關系矩陣；為描述轉子d軸磁通變化量與定子電流變化量之間的關系矩陣；為描述轉子d軸磁通變化量的關系矩陣；為描述轉子角速度變化量與額定角速度變化量之間的關系矩陣；為描述轉子角速度變化量與定子電流變化量之間的關系矩陣；為描述轉子角速度變化量與轉子d軸磁通變化量之間的關系矩陣；為描述轉子角速度變化量的關系矩陣；
33、矩陣由額定工作點下的定子q軸電流和定子d軸電流組成，矩陣中的為額定工作點下的轉速，和分別為定子和轉子電阻，、和分別為轉子漏感、定子漏感和磁化電感。類似地，矩陣也由系統結構參數與額定工作點下的角速度經過運算構成。矩陣中的為額定工作點下的轉子d軸磁通量，。為慣性系數，為有功比例系數，為阻尼系數；
34、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述虛擬轉子角速度補償量的表達式如下：
3.根據權利要求2所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述溫度變化的慣性系數J的表達式如下：
4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述基于電能和熱能動態響應耦合時間尺度模型的虛擬異步機控制方法，對電能側得實時功率平衡控制，改善交流側電力需求變化時的頻率動態響應的過程如下：
5.根據權利要求1-4其中任一所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法的驗證方法，其特征在于，采用虛擬異步機小信號建模方式對實時控制方法進行穩定性驗證。
6.根據權利要求5所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法的驗證方法，其特征在于，所述虛擬異步機小信號建模方式對實時控制方法進行穩定性驗證的過程如下：
【技術特征摘要】
1.一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述虛擬轉子角速度補償量的表達式如下：
3.根據權利要求2所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述溫度變化的慣性系數j的表達式如下：
4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬異步機的電熱能源系統實時控制方法，其特征在于，所述基于電能和熱能動態響應耦合...
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