CN108736519B - 一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开一种光伏电站的虚拟同步发电机(VSG)自适应控制方法及装置,获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率,获取与稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,获取与稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数,采集虚拟同步发电机的实际输出频率,对稳定运行点输出频率、稳定运行点虚拟惯量、自适应控制系数以及实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量,根据实际输出频率,对实际虚拟惯量进行自适应调节;通过对实际虚拟惯量进行自适应调节,实现了对实际输出频率的调节,当实际输出频率发生变化产生较大波动时,可以通过调节实际虚拟惯量来减小实际输出频率产生的波动,提高了VSG控制系统的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及虚拟同步发电机控制技术领域,尤其涉及一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法及装置。
背景技术
光伏电站是可再生能源在电网中的重要应用,具有运行灵活、绿色环保、经济等突出优点。近年来,我国建造的大型并网光伏电站数量迅速增加,规模急速扩大,光伏电站装机容量的逐步増大使得光伏电站与电网的联系更紧密,两者相互影响程度加深。由于光伏电站发电单元的特性,其并网通常采用逆变型接口,随着可再生能源发电的不断发展,逆变型接口已成为光伏能源发电并网的主要形式。
由于电力电子装置响应速度快、输出阻抗小,转动惯量低,使得依托于逆变装置的光伏电站稳定性不足。考虑到传统同步发电机的运行特性,国外学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的概念,通过模拟同步发电机惯性特性,在逆变型电源控制策略中加入虚拟惯量控制环节,提高逆变型电源参与配电网稳定调节能力。VSG的提出使得逆变型电源变为友好型并网电源,为电网中高渗透可再生能源的友好接入提供了一种新的控制方式。
VSG控制系统通过虚拟惯量与阻尼控制器减小了频率波动,通过无功无差调节抑制了电压偏差,改善了系统的稳定性,优化了逆变型电源动态响应。VSG控制系统通过引入虚拟惯量及阻尼系数使光伏并网逆变器模拟同步发电机的运行特性,理论上对电网的频率稳定性有积极的影响,但光伏虚拟同步发电机与传统同步发电机不能简单等同,光伏电站除自身发电单元输出波动之外,实际运行时所接入的上级电网扰动更为频繁,因此,VSG控制系统存在着频率波动较大的问题,随着可再生能源渗透率的不断提高,VSG控制系统频率波动较大的问题更加凸显。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法及装置,以解决现有VSG控制系统存在的频率波动较大的问题。
第一方面,本申请提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节。
可选的,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,包括:
获取直流电压源测的储能系统容量;
获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量。
第二方面,本申请提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制装置,所述装置包括:
稳定运行点输出频率获取单元,用于获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
稳定运行点虚拟惯量获取单元,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
自适应控制系数获取单元,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
实际输出频率采集单元,用于采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
实际虚拟惯量获取单元,用于对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
自适应调节单元,用于根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节。
可选的,所述稳定运行点虚拟惯量获取单元包括:
储能系统容量获取单元,用于获取直流电压源测的储能系统容量;
储能系统荷电状态获取单元,用于获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
计算分析处理单元,用于对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量。
本申请提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法及装置,首先获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率,获取与稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,获取与稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数,采集虚拟同步发电机的实际输出频率,然后对稳定运行点输出频率、稳定运行点虚拟惯量、自适应控制系数以及实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量,最后根据实际输出频率,对实际虚拟惯量进行自适应调节;通过对实际虚拟惯量进行自适应调节,实现了对实际输出频率的调节,当实际输出频率发生变化产生较大波动时,可以通过调节实际虚拟惯量来减小实际输出频率产生的波动,提高了VSG控制系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于虚拟同步发电机的光伏电站主电路拓扑图;
图2为基于VSG的光伏电站三层控制拓扑结构图;
图3为有功-频率控制示意图;
图4为无功-电压控制示意图;
图5为电压电流控制器控制示意图;
图6为本申请实施例提供的一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法的流程图;
图7为图6的步骤S2的子流程图;
图8为本申请实施例提供的一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制装置的结构框图;
图9为图8的稳定运行点虚拟惯量获取单元的结构框图;
图10为用于发电系统仿真验证的光伏电站拓扑结构图;
图11为发生故障时固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下光伏电站角频率变化情况图;
图12为频率突变时固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下光伏电站角频率变化情况图;
图13为负荷突增时固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下光伏电站角频率变化情况图。
具体实施方式
参见图1,为基于虚拟同步发电机的光伏电站主电路拓扑图;
光伏电站的主要工作原理为,光伏阵列将光能转换成不稳定的直流电,经DC-DC变换器的处理输出满足后续逆变需求的直流电,变换后的直流电通过DC-AC逆变器并入实际电网中。基于虚拟同步发电机的光伏电站主电路拓模型中假设光照强度和温度为固定值。与常规光伏电站不同的是,为使光伏虚拟同步发电机响应频率变化,在DC-DC变换器前端并入储能系统,当系统发生频率扰动,储能系统与DC-DC变换器进行能量的交换,以配合虚拟惯量发挥作用。
下面对基于VSG的光伏电站三层控制进行说明;
参见图2,为基于VSG的光伏电站三层控制拓扑结构图;
由图2可知,PWM信号在驱动电路的驱动下控制逆变桥中开关管的通断,其桥臂输出电压模拟了同步发电机的内电势。Lf和C分别是滤波器电感、电容,经过LC滤波后,逆变器输出电压模拟了同步发电机的端电压。光伏电站的VSG控制包括三层控制单元,分别为能量管理层、VSG控制层以及电压电流控制层。三层控制结构各层有独立明确的任务,通过层间划分可以使控制更加高效。能量管理层主要根据负荷预测、输入能源预测、发电计划、交换计划等信息给出有功功率、无功功率参考值Pref和Qref,对光伏电站系统进行功率调节。VSG控制算法层主要实现对同步发电机的模拟,通过有功-频率、无功-电压、三相发生器等模块对电压、频率、有功功率、无功功率进行调节,最终给出光伏电站逆变器输出三相电压参考值U*。电压电流控制层主要跟踪上层VSG控制器,并实时采样光伏电站电压电流输出情况,通过反馈改善控制性能,给出调制解调比m。
参见图3,为有功-频率控制示意图;
设VSG的虚拟惯量常数为H,则光伏电站转子机械方程如下。
式中:ω为光伏电站逆变器角频率,为并网系统的角频率,P是VSG控制下逆变器端口输出的有功功率,Pm是输入的机械功率,k为阻尼系数。
当光伏电站并网运行时,外接配电网能提供频率支撑,光伏电站控制器不需要自主建立频率支撑,只需要依靠阻尼项k(ω-ωgrid)控制微网频率,跟踪外电网并与之保持同步。但在孤岛运行时,不再有上级电网频率支撑,需要控制器能够对孤岛微网频率进行控制调整,因此采用有功-频率下垂控制,模拟电力系统一次调频功能。下垂控制关系为:
式中,D是有功下垂系数,Pref为光伏电站输出参考有功功率,ωref为光伏电站逆变器参考角频率。
联立光伏电站转子机械方程和下垂控制关系,可得到频率控制部分的传递函数以及有功-频率控制。
参见图4,为无功-电压控制示意图;
电压控制的目标依赖于光伏电站的工作状态:并网时,其控制目标是按照控制中心要求向电网输送确定的无功功率。孤岛运行时,则是向负荷输送无功。电压控制指令为:
式中:Q是VSG控制下IIDG端口输出的无功功率,DQ是无功下垂因子,而Eset是虚拟同步机机端电压参考值,Qref是输出无功功率参考值。kp和ki是比例积分PI环节调节系数,Ta是一阶延时系数。
由图4可知,无功-电压模块控制,控制策略中引入比例积分PI环节,无功功率的调节更加精确。PI控制器下无功功率的响应速度会较快,而同步发电机在实际运行时,无功功率缓慢变化,避免了可能产生的剧烈波动,经一定时间后系统可过渡至新的稳定点。由于优化控制策略中加入了一阶延迟部分,优化了无功功率的调节过程,降低了冲击的影响。
参见图5,为电压电流控制器控制示意图;
电压电流内环控制能够改善控制性能,一方面,LC滤波器会使得逆变器输出电压略有减小,这需要后续控制补偿;另一方面,输出电压幅值与负荷阻抗值成正相关,甚至当连接三相不对称负荷时,输出电压也将会随之呈现出三相不对称,需要通过合理的设计电压电流内环控制器,降低负荷变化对输出电压的影响,使得逆变器输出端口电压趋于稳定的参考值。不仅如此,设计良好的内环控制可快速、准确响应上层有功-频率、无功-电压模块给定的参考值,使系统更精确地模拟同步发电机特性。
光伏电站直流电容的方程如下。
式中:Uo为电容端电压,也是逆变器输出电压,IC、I分别为滤波电容、电感电流,Io为输出电流。
旋转dq0坐标系中控制变量由正弦量变为直流量,更加便于控制,减小系统静态误差;并且变量数也相应减少,由三相电量参数降为d、q轴两组变量,使得控制更简单。图5即为基于dq0坐标系的控制。
请参阅图6,为本申请实施例提供的一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法,所述方法包括:
步骤S1,获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
步骤S2,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
步骤S3,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
步骤S4,采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
在以上步骤中,虚拟同步发电机工作时,通过对虚拟同步发电机的实际输出频率的实时监测,能够确定出,在某一个时间段内,实际输出频率的波动变化极小,此时即为虚拟同步发电机的稳定运行点,获取此时实际输出频率作为稳定运行点输出频率,当实际输出频率的波动变化突然变大时,获取此时实际输出频率作为灵敏波动输出频率,通过将灵敏波动输出频率与稳定运行点输出频率进行计算处理,得出自适应控制系数,具体的,在步骤S1至S3中,获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数,同时采集虚拟同步发电机的实际输出频率。
步骤S5,对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
步骤S6,根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节;
在以上步骤中,实际虚拟惯量具体为:其中,H为实际虚拟惯量,H0为稳定运行点虚拟惯量,ka为自适应控制系数,ω为实际输出频率,ωref为稳定运行点输出频率,根据所述实际输出频率,对实际虚拟惯量进行自适应调节,实现了对实际输出频率的调节,当实际输出频率发生变化产生较大波动时,可以通过调节实际虚拟惯量来减小实际输出频率产生的波动,提高了VSG控制系统的稳定性。
可选的,请参阅图7,在一种实施例中,步骤S2还包括:
步骤S201,获取直流电压源测的储能系统容量;
步骤S202,获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
步骤S203,对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
由上述步骤可知,获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量中包括:首先获取直流电压源测的储能系统容量,然后获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态,最后对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,所述稳定运行点虚拟惯量具体为:其中H0为稳定运行点虚拟惯量,ωref为稳定运行点输出频率,Snb为储能系统容量,SOC为储能系统荷电状态。
由以上技术方案可知,本申请实施例提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法,首先获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率,获取与稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,获取与稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数,采集虚拟同步发电机的实际输出频率,然后对稳定运行点输出频率、稳定运行点虚拟惯量、自适应控制系数以及实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量,最后根据实际输出频率,对实际虚拟惯量进行自适应调节;通过对实际虚拟惯量进行自适应调节,实现了对实际输出频率的调节,当实际输出频率发生变化产生较大波动时,可以通过调节实际虚拟惯量来减小实际输出频率产生的波动,提高了VSG控制系统的稳定性。
请参阅图8,本申请实施例提供一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制装置,所述装置包括:
稳定运行点输出频率获取单元11,用于获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
稳定运行点虚拟惯量获取单元12,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
自适应控制系数获取单元13,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
实际输出频率采集单元14,用于采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
实际虚拟惯量获取单元15,用于对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
自适应调节单元16,用于根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节。
请参阅图9,可选的,所述稳定运行点虚拟惯量获取单元包括:
储能系统容量获取单元1201,用于获取直流电压源测的储能系统容量;
储能系统荷电状态获取单元1202,用于获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
计算分析处理单元1203,用于对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,具体的,所述稳定运行点虚拟惯量具体为:H0为稳定运行点虚拟惯量,ωref为稳定运行点输出频率,Snb为储能系统容量,SOC为储能系统荷电状态。
采用本实施例中提供的光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法或装置,在实际应用中,在PSCAD/EMTDC中搭建光伏-储能联合发电系统进行仿真验证,所建立的光伏电站拓扑结构如图10所示,仿真验证过程及结果如下:
(1)并网运行,线路发生瞬时故障
为观察故障发生时光伏电站在控制策略下的响应情况,系统并网运行至8s时,线路处发生三相短路故障,故障持续2s后消除。图11给出了固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下,光伏电站角频率变化情况。
由图11可知,故障切除后,光伏电站输出频率和功率均在惯性的作用下振荡,最终趋于稳定恢复原运行状态。对比较大的固定虚拟惯量常数值,自适应控制下尽管瞬时超调较大,但波动过程进行的极快,整个振荡被压缩,系统得以快速恢复。对比较小的固定虚拟惯量常数值,自适应控制下运行曲线较细,这说明自适应控制下稳态波动较小,系统输出更加平稳。
(2)系统频率突变
系统并网运行至10s时,频率发生突变。图12给出了固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下,光伏电站角频率变化情况。
由图12可知,无论是固定虚拟惯量常数值还是自适应控制,在切换中功率均无较大突变。光伏电站输出角频率略有下降,且新的运行状态不因惯量的改变而变化。对比固定虚拟惯量常数值,自适应控制下,频率速降,马上进入新的运行状态,并能够保持较为稳定的频率输出。
(3)负荷突增
为观察光伏电站在重载下输出响应情况,令系统运行至10s时,负荷有功与无功需求增加。图13给出了固定虚拟惯量常数与自适应惯性控制下,光伏电站输出电量的变化情况。
由图13可知,负荷增加后,光伏电站输出频率和功率会发生振荡,最终频率会恢复为工频对应的角频率,另一方面由于功率指令没有发生变化,振荡后光伏电站输出功率仍为设定的参考值。对比较大的固定虚拟惯量常数值,自适应控制下会出现一个较大的瞬时超调,但随后振荡的各个波峰均有所下降,并且振荡过程更短。而对比较小的固定虚拟惯量常数值,自适应控制下整体动态波动较小。即仅在自适应控制下,可满足系统稳定输出,同时有较好的动态特性。
具体实现中,本申请还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本发明提供的光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法的实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简称:RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,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或者实施例的某些部分所述的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
以上的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (2)
1.一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节,所述实际虚拟惯量具体为:其中,H为实际虚拟惯量,H0为稳定运行点虚拟惯量,ka为自适应控制系数,ω为实际输出频率,ωref为稳定运行点输出频率;
所述获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量,包括:
获取直流电压源测的储能系统容量;
获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
2.一种光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制装置,其特征在于,所述装置包括:
稳定运行点输出频率获取单元,用于获取虚拟同步发电机的稳定运行点输出频率;
稳定运行点虚拟惯量获取单元,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
自适应控制系数获取单元,用于获取与所述稳定运行点输出频率相对应的自适应控制系数;
实际输出频率采集单元,用于采集虚拟同步发电机的实际输出频率;
实际虚拟惯量获取单元,用于对所述稳定运行点输出频率、所述稳定运行点虚拟惯量、所述自适应控制系数以及所述实际输出频率进行自适应控制处理,获得实际虚拟惯量;
自适应调节单元,用于根据所述实际输出频率,对所述实际虚拟惯量进行自适应调节,所述实际虚拟惯量具体为:其中,H为实际虚拟惯量,H0为稳定运行点虚拟惯量,ka为自适应控制系数,ω为实际输出频率,ωref为稳定运行点输出频率;
所述稳定运行点虚拟惯量获取单元包括:
储能系统容量获取单元,用于获取直流电压源测的储能系统容量;
储能系统荷电状态获取单元,用于获取与所述储能系统容量相对应的直流电压源测的储能系统荷电状态;
计算分析处理单元,用于对所述稳定运行点输出频率、所述储能系统容量以及所述储能系统荷电状态进行计算分析处理,获得与所述稳定运行点输出频率相对应的稳定运行点虚拟惯量;
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Adaptive Damping Control Strategy of Virtual Synchronous Generator for Frequency Oscillation Suppression;Tianwen Zheng等;《12th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2016)》;20161219;第1-5页 * |
Adaptive Virtual Inertia CGenerator for Dynamic Frequency Support in Microgrid;Jianhui Meng等;《2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)》;20170216;第1-5页 * |
基于储能系统SOC反馈调节的变参数风电场虚拟惯量补偿控制;王晓东等;《电器与能效管理技术》;20170715(第13期);第8-15页 * |
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