CN107370181A - 并网控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了并网控制方法及系统，涉及分布式电源并网研究技术领域，包括根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，虚拟转子模型包括并网点电网频率，在并网点电网频率发生变化的情况下，根据虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数，根据调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比，对自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到同步逆变器的控制策略，根据虚拟转子模型和控制策略，对虚拟角频率进行波动控制。本发明可以提高同步逆变器在并网运行过程抵御电网侧频率波动的能力，增加暂态稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及分布式电源并网研究技术领域，尤其是涉及并网控制方法及系统。
背景技术
随着能源问题的日益加剧，传统的化石能源已经无法满足人类可持续发展的要求，全球范围内能源危机和环境问题的日益突出。风光等可再生能源得到了快速发展，分布式发电技术得到越来越多的关注，作为分布式电源与电网的纽带，并网逆变器的功能被深入挖掘并肯定了其有益的作用。
同步逆变器以其有助于清洁能源融合电网、改善现有并网技术、规避电网安全隐患的特性成为目前的研究热点。同步逆变器的运行机理在于模拟同步发电机的运行特性，使得电力电子变换器具有与传统同步发电机相似的外部特性。然而，一方面，同步逆变器中所具有的转动惯量要远小于传统同步机发电机；另一方面，传统电力电子器件相对于传统同步发电机而言，过载能力有限。因此，同步逆变器对并网点电网频率波动的抵御能力有限，当并网点频率的变化较大时，同步逆变器很容易由于虚拟角频率的大幅度变化而停止工作。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供并网控制方法及系统，提高同步逆变器在并网运行过程抵御电网侧频率波动的能力，增加暂态稳定性。
第一方面，本发明实施例提供了一种并网控制方法，其中，包括：
根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，所述虚拟转子模型包括并网点电网频率；
在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
对所述自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到所述同步逆变器的控制策略；
根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述控制策略包括虚拟惯性时间常数和阻尼系数，所述根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制包括：
根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段，其中，所述速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制；
在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述虚拟转子模型包括虚拟角频率的所述变化率和所述偏移值，所述根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段包括：
判断所述变化率和所述偏移值是否同号；
如果是，则确定所述虚拟角频率为所述加速阶段；
如果不是，则确定所述虚拟角频率为所述减速阶段。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型包括：
所述虚拟转子模型如下式所示：
其中，ω0为所述并网点电网角频率，ω为所述虚拟角频率，Δω为偏移值，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数，Te为电磁转矩，Tm为机械转矩。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数包括：
根据下式计算所述调节函数：
其中，G(s)为所述调节函数，ω(s)为拉氏变换下的所述虚拟角频率，ω0(s)为拉氏变换下的所述并网点电网角频率，K为常数，s为频率，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比包括：
根据下式计算所述自然振荡角频率和所述阻尼比：
其中，ωn为所述自然振荡角频率，ξ为所述阻尼比，ω0为所述并网点电网角频率，K为常数，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制包括：
根据下式计算所述虚拟惯性时间常数：
其中，K1为常数，J0为预设虚拟惯性时间常数，J为所述虚拟惯性时间常数，为所述变化率。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制包括：
根据下式计算所述虚拟惯性时间常数：
以及，根据下式计算所述阻尼系数：
其中，K1、K2均为常数，J0为预设虚拟惯性时间常数，D0为预设阻尼系数，J为所述虚拟惯性时间常数，D为所述阻尼系数，为所述变化率。
第二方面，本发明实施例还提供一种并网控制系统，其中，包括：
建立模型单元，用于根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，所述虚拟转子模型包括并网点电网频率；
调节过程单元，用于在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
阻尼计算单元，用于根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
分析单元，用于对所述自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到所述同步逆变器的控制策略；
波动控制单元，用于根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述控制策略包括虚拟惯性时间常数和阻尼系数，所述波动控制单元包括：
根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段，其中，所述速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制；
在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的并网控制方法及系统，包括根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，虚拟转子模型包括并网点电网频率，在并网点电网频率发生变化的情况下，根据虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数，根据调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比，对自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到同步逆变器的控制策略，根据虚拟转子模型和控制策略，对虚拟角频率进行波动控制。本发明可以提高同步逆变器在并网运行过程抵御电网侧频率波动的能力，增加暂态稳定性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的并网控制方法流程图；
图2为本发明实施例二提供的对虚拟角频率进行波动控制的方法流程图；
图3为本发明实施例二提供的确定速度阶段方法流程图；
图4为本发明实施例三提供的主电路以及控制策略示意图；
图5为本发明实施例三提供的惯性阻尼综合控制模块示意图；
图6为本发明实施例四提供的并网控制系统示意图。
图标：
100-建立模型单元；200-调节过程单元；300-阻尼计算单元；400-分析单元；500-波动控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，随着可再生能源的快速发展，分布式发电技术得到越来越多的关注，作为分布式电源与电网的纽带，并网逆变器的功能被深入挖掘并肯定了其有益的作用。同步逆变器以其有助于清洁能源融合电网、改善现有并网技术、规避电网安全隐患的特性成为目前的研究热点。同步逆变器的运行机理在于模拟同步发电机的运行特性，使得电力电子变换器具有与传统同步发电机相似的外部特性。然而，一方面，同步逆变器中所具有的转动惯量要远小于传统同步机发电机；另一方面，传统电力电子器件相对于传统同步发电机而言，过载能力有限。因此，同步逆变器对并网点电网频率波动的抵御能力有限，当并网点频率的变化较大时，同步逆变器很容易由于虚拟角频率的大幅度变化而停止工作。
基于此，针对同步逆变器在并网运行过程中，难以抵御电网侧频率波动，暂态稳定性较差的问题，本发明实施例提供的基于同步逆变器的变惯性和变阻尼系数的分布式电源的并网控制方法及系统，在分析阻尼系数和惯性时间常数对频率稳定性影响的基础之上，利用同步逆变器参数实时动态可调的特点，提出一种变惯性和变阻尼系数的分布式电源并网控制方法及系统，能够有效应对电网侧频率波动，增加暂态稳定性。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的并网控制方法进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的并网控制方法流程图。
基于同步逆变器的变惯性和变阻尼系数的分布式电源并网控制方法，简称为并网控制方法，参照图1，并网控制方法包括如下步骤：
步骤S110，根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，虚拟转子模型包括并网点电网频率；
具体地，同步逆变器的核心是通过引入同步电机的机电暂态方程，实现对转子机械运动特性的模拟，建立同步逆变器虚拟转子的数学模型，虚拟转子模型如公式(1)所示：
其中，ω0为并网点电网角频率，ω为虚拟角频率，为虚拟角频率的变化率，表征变化快慢，Δω为虚拟角频率的偏移值，表征偏移程度，J为虚拟惯性时间常数，表征同步逆变器中所蕴含惯性的大小，D为阻尼系数，表征同步逆变器抑制振荡的能力，Te为电磁转矩，即为同步逆变器与负载交换的功率所对应的转矩，Tm为机械转矩，即同步逆变器与电网交换的功率所对应的转矩，转矩可由功率除以ω0得到，这里的功率如公式(2)所示：
Pe＝ωMfif<ig,sinθ> (2)
其中，
机械转矩Tm和电磁转矩Te还可以分别如公式(4)和公式(5)所示：
Tm＝Pm/ω0 (4)
Te＝Pe/ω0 (5)
其中，Mfif为同步逆变器的虚拟转子磁链，ig为电网电流，角度θ可由虚拟角频率ω积分得到。
步骤S120，在并网点电网频率发生变化的情况下，根据虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
具体地，由同步逆变器虚拟转子模型可得，当并网点电网频率发生变化时，同步逆变器的虚拟角频率随之进行调节，用于描述调节过程的传递函数如公式(6)所示：
其中，G(s)为调节函数，ω(s)为拉氏变换下的虚拟角频率，ω0(s)为拉氏变换下的并网点电网角频率，s为频率，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数，K为常数，如公式(7)所示.
步骤S130，根据调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
具体地，求出调节函数的自然振荡角频率和阻尼比如公式(8)所示：
其中，ωn为自然振荡角频率，ξ为阻尼比，ω0为并网点电网角频率，K为常数，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数。
步骤S140，对自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到同步逆变器的控制策略；
具体地，当并网点电网频率ω0发生变化时，同步逆变器很容易由于虚拟角频率ω的大幅度变化而停止工作。因此抑制虚拟角频率的大幅度变化，使其能够快速稳定至并网点频率附近，有利于提高同步逆变器的暂态稳定性，保证其安全稳定运行。
假定并网点电网频率发生变化，由ω0变为ω1。通过对公式(8)分析可以知道，虚拟惯性时间常数J与同步逆变器的惯量有关。J越大，虚拟角频率的变化率越小，系统惯性增强，但是超调量增大。在一定范围内，增大J值，可以抑制虚拟角频率的波动，但要尽量避免J值过大，使得暂态过渡时出现超调。阻尼系数D与虚拟角频率的衰减振荡有关。阻尼系数D有助于抑制虚拟角频率变化的偏移值Δω，使得虚拟角频率能够很快稳定在ω1附近。当虚拟角频率ω向稳定值ω1趋近的过程中，将阻尼系数D保持为预设阻尼系数D0不变，能够使ω更快地趋近稳定值ω1。
因此，可以得到同步逆变器的控制策略如下，如表1所示。
表1
步骤S150，根据虚拟转子模型和控制策略，对虚拟角频率进行波动控制。
具体地，控制策略包括虚拟惯性时间常数J和阻尼系数D。如果虚拟转子模型的虚拟角频率ω处于加速阶段，使J增大，增大虚拟惯量，抑制虚拟角频率的变化率过快；同时，使D保持为预设阻尼系数D0不变，抑制虚拟角频率ω的偏移程度Δω。如果虚拟转子模型的虚拟角频率处于减速阶段，使J减小，减小虚拟惯量，加速转子的减速过程，使其快速回到稳定值附近；同时，使D增大，使其更快趋近于稳定值附近。
实施例二：
图2为本发明实施例二提供的对虚拟角频率进行波动控制的方法流程图。
控制策略包括虚拟惯性时间常数J和阻尼系数D，参照图2，在并网控制方法的步骤S150中，对虚拟角频率进行波动控制的方法具体包括如下步骤：
步骤S210，根据虚拟转子模型确定虚拟角频率的速度阶段，其中，速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
具体地，首先根据公式(1)判断偏移值Δω和变化率的正负，当Δω和同号时，虚拟转子处于加速阶段；当Δω和异号时，虚拟转子处于减速阶段。
步骤S220，在加速阶段，通过增大虚拟惯性时间常数J对所述虚拟角频率的变化率进行抑制；
具体地，在虚拟角频率加速阶段，可以使虚拟惯性时间常数J增大，增大虚拟惯量，抑制角速度过快变化，虚拟惯性时间常数J的值可以由公式(9)确定：
其中，K1为常数，有利于抑制虚拟角频率的变化；同时，保持阻尼系数D为预设阻尼系数，如公式(10)所示：
D＝D0 (10)，
其中，D0为预设阻尼系数。
步骤S230，在减速阶段，通过减小虚拟惯性时间常数对虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大阻尼系数对虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
具体的，在虚拟角频率减速阶段，可以使虚拟惯性时间常数J减小，虚拟惯性时间常数J的值可以由公式(11)确定，减小虚拟惯量，加速转子的减速过程，使其快速回到稳定值附近；
同时，在减速阶段，虚拟角速度在逐步向稳定值趋近，可以设定阻尼系数D，如公式(12)所示，使其更快趋近于稳定值附近。
其中，K2为常数，D0为预设阻尼系数，D为阻尼系数，为变化率。
根据本发明的示例性实施例，虚拟转子模型包括虚拟角频率的变化率和偏移值Δω，参照图3，步骤S210的具体实现方法包括如下步骤：
步骤S310，判断变化率和偏移值是否同号；如果是，则执行步骤S320；如果不是，则则执行步骤S330；
步骤S320，确定虚拟角频率为加速阶段；
步骤S330，确定虚拟角频率为减速阶段。
本实施例对同步逆变器在并网运行过程中，难以抵御电网侧频率波动，暂态稳定性较差的问题，并在分析阻尼系数和惯性时间常数对频率稳定性影响的基础之上，利用同步逆变器参数不受物理特性约束、实时动态可调的特点，提出的变惯性和变阻尼系数的分布式电源并网控制方法，能够有效应对电网侧频率波动，提高了并网控制系统的暂态稳定性。
实施例三：
下面结合电路图对本申请的方案做进一步的详细说明。
本发明采用的主电路如图4所示，包含电网、同步逆变器以及分布式电源三部分，其中同步逆变器将三相电网电压整流为直流电压，与分布式电源通过电容进行连接。并网控制系统包含计算模块、有功控制模块、无功控制模块和惯性阻尼综合控制模块；其中，惯性阻尼综合控制模块如图5所示。
计算模块可以计算出电磁转矩Te、无功功率Q和虚拟电动势e。具体计算如公式(13)——(15)所示：
Te＝Mfif<ig,sinθ> (13)
Q＝-Mfifω<ig,cosθ> (14)
e＝Mfifωsinθ (15)
其中，
Mfif为同步逆变器的虚拟转子磁链，ig为电网电流，角度θ可由虚拟角频率ω积分得到。Q为实际无功功率，Ug为同步逆变器输出电压。
有功控制模块可以得到并网控制系统的有功功率指令Pm。Vref为并网控制系统的参考直流电压值，V为并网控制系统的直流电压的实测值，Kp为比例系数。如图4所示，当直流侧电压幅值与其参考值存在误差时，通过公式(17)和公式(18)进行计算，，得到实际有功功率指令Pm。
ΔV＝Vref-V (17)
Pm＝ΔV*K1p (18)
无功控制模块可以得到虚拟转子磁链Mfif。Qref是给定的无功参考，Q为实际无功功率，Um为电网参考输出电压，em为同步逆变器的输出电压，Kq为无功-电压调节系数，参数K与电压控制环路的响应速度有关，K越小，响应速度越快。参考输出电压幅值Um与同步逆变器输出电压幅值em作差，乘以Kq为并网控制系统的励磁调节过程。将给定的无功参考Qref与实际无功功率Q作差，经过励磁调节和积分环节后，得到虚拟转子磁链Mfif。再通过计算模块可以求出虚拟电动势e。
虚拟转子控制模块可以得到角度θ。由公式(1)得到虚拟角频率的偏移值Δω和变化率Te由计算模块得到；Tm由有功控制模块得到的Pm除以虚拟角频率ω得到。再根据偏移值Δω和变化率的值进行正负判定。当Δω和同号时，即Δω>0且或者Δω<0且且D＝D0，抑制角频率过快变化；当Δω和异号时，即Δω<0且或者Δω>0且且加速转子的减速过程，使其快速回到稳定值附近。根据计算出的拟惯性时间常数J和阻尼系数D值，代入公式(1)虚拟角频率的变化率计算公式中，经过积分得到ω。再对ω进行积分得到θ。
最后，将角度θ和虚拟电动势e一起输入至PWM控制器中，得到VT1～VT6的驱动脉冲，控制并网控制系统的运行。
本申请的上述实施方案所提供的并网控制方法及电路系统，能够有效抑制虚拟角频率的变化，虚拟角频率基本不发生变化，有效地抵御并网点电网频率的波动，提高并网控制系统的暂态稳定性。
实施例四：
图6为本发明实施例四提供的并网控制系统示意图。
参照图6，并网控制系统包括如下单元：
建立模型单元100，用于根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，虚拟转子模型包括并网点电网频率；
调节过程单元200，用于在并网点电网频率发生变化的情况下，根据虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
阻尼计算单元300，用于根据调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
分析单元400，用于对自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到同步逆变器的控制策略；
波动控制单元500，用于根据虚拟转子模型和控制策略，对虚拟角频率进行波动控制。
根据本发明的示例性实施例，控制策略包括虚拟惯性时间常数和阻尼系数，波动控制单元500包括：
根据虚拟转子模型确定虚拟角频率的速度阶段，其中，速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
在加速阶段，通过增大虚拟惯性时间常数对虚拟角频率的变化率进行抑制；
在减速阶段，通过减小虚拟惯性时间常数对虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大阻尼系数对虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
本发明实施例所提供的并网控制系统，其实现原理及产生的技术效果和前述并网控制方法实施例相同，为简要描述，并网控制系统实施例部分未提及之处，可参考前述并网控制方法实施例中相应内容。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的并网控制方法及系统，包括根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，虚拟转子模型包括并网点电网频率，在并网点电网频率发生变化的情况下，根据虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数，根据调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比，对自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到同步逆变器的控制策略，根据虚拟转子模型和控制策略，对虚拟角频率进行波动控制。本发明可以提高同步逆变器在并网运行过程抵御电网侧频率波动的能力，增加暂态稳定性。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例所提供的进行并网控制方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种并网控制方法，其特征在于，包括：
根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，所述虚拟转子模型包括并网点电网频率；
在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
对所述自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到所述同步逆变器的控制策略；
根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制。
2.根据权利要求1所述的并网控制方法，其特征在于，所述控制策略包括虚拟惯性时间常数和阻尼系数，所述根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制包括：
根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段，其中，所述速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制；
在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
3.根据权利要求2所述的并网控制方法，其特征在于，所述虚拟转子模型包括虚拟角频率的所述变化率和所述偏移值，所述根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段包括：
判断所述变化率和所述偏移值是否同号；
如果是，则确定所述虚拟角频率为所述加速阶段；
如果不是，则确定所述虚拟角频率为所述减速阶段。
4.根据权利要求1所述的并网控制方法，其特征在于，所述根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型包括：
所述虚拟转子模型如下式所示：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>&omega;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
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<mn>1</mn>
<mi>J</mi>
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<mo>=</mo>
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<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，ω0为所述并网点电网角频率，ω为所述虚拟角频率，Δω为偏移值，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数，Te为电磁转矩，Tm为机械转矩。
5.根据权利要求1所述的并网控制方法，其特征在于，所述在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数包括：
根据下式计算所述调节函数：
<mrow>
<mi>G</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>s</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>s</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>s</mi>
<mo>)</mo>
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</mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>K</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>J&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<msup>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>D&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>K</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，G(s)为所述调节函数，ω(s)为拉氏变换下的所述虚拟角频率，ω0(s)为拉氏变换下的所述并网点电网角频率，K为常数，s为频率，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数。
6.根据权利要求1所述的并网控制方法，其特征在于，所述根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比包括：
根据下式计算所述自然振荡角频率和所述阻尼比：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mfrac>
<mi>K</mi>
<mrow>
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<mi>J&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
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</msqrt>
</mrow>
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</mtr>
<mtr>
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<mrow>
<mi>&xi;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
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<mi>J&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
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<mo>/</mo>
<msqrt>
<mfrac>
<mi>K</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>J&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</msqrt>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，ωn为所述自然振荡角频率，ξ为所述阻尼比，ω0为所述并网点电网角频率，K为常数，J为虚拟惯性时间常数，D为阻尼系数。
7.根据权利要求2所述的并网控制方法，其特征在于，所述在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制包括：
根据下式计算所述虚拟惯性时间常数：
<mrow>
<mi>J</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>K</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>|</mo>
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<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>&omega;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>|</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，K1为常数，J0为预设虚拟惯性时间常数，J为所述虚拟惯性时间常数，为所述变化率。
8.根据权利要求2所述的并网控制方法，其特征在于，所述在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制包括：
根据下式计算所述虚拟惯性时间常数：
<mrow>
<mi>J</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>K</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>&omega;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>|</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
以及，根据下式计算所述阻尼系数：
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>D</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>K</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>&omega;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>|</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，K1、K2均为常数，J0为预设虚拟惯性时间常数，D0为预设阻尼系数，J为所述虚拟惯性时间常数，D为所述阻尼系数，为所述变化率。
9.一种并网控制系统，其特征在于，包括：
建立模型单元，用于根据同步电机的机电暂态方程，建立同步逆变器的虚拟转子模型，其中，所述虚拟转子模型包括并网点电网频率；
调节过程单元，用于在所述并网点电网频率发生变化的情况下，根据所述虚拟转子模型得到虚拟角频率的调节函数；
阻尼计算单元，用于根据所述调节函数得到自然振荡角频率和阻尼比；
分析单元，用于对所述自然振荡角频率和阻尼比进行分析，得到所述同步逆变器的控制策略；
波动控制单元，用于根据所述虚拟转子模型和所述控制策略，对所述虚拟角频率进行波动控制。
10.根据权利要求9所述的并网控制系统，其特征在于，所述控制策略包括虚拟惯性时间常数和阻尼系数，所述波动控制单元包括：
根据所述虚拟转子模型确定所述虚拟角频率的速度阶段，其中，所述速度阶段包括加速阶段和减速阶段；
在所述加速阶段，通过增大所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行抑制；
在所述减速阶段，通过减小所述虚拟惯性时间常数对所述虚拟角频率的变化率进行加速控制，以及通过增大所述阻尼系数对所述虚拟角频率的偏移值进行加速控制。
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