CN110247434A - 一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法和系统，方法包括建立虚拟同步电机模型和对应的并网负载投切模型；按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；根据所述自适应目标惯量得到并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。本发明的并网控制方法，基于虚拟同步电机和负载投切仿真模拟，实现自调整惯量，当微电网的负载不管如何变化时，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性。

Description

一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电力电子和智能电网技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法和系统。

背景技术

传统火力发电厂以同步电机为主，当电网的负载波动大的时候，由于同步电机具有惯量，因此可以抑制电网的频率波动。基于这个现实提出了虚拟同步电机的新概念用于可再生能源的并网，传统的可再生能源通过逆变器并网是没有惯量的，当大规模的可再生能源并网会降低电网的总惯量，一旦负载的投切就会对电网的频率造成很大的波动，进而影响电网的质量。

因此，为了解决负载投切对电网造成的波动，提出了虚拟惯量(简称惯量)的概念，即将虚拟同步电机的数学模型应用到可再生能源的逆变器上，使该发电单元具有虚拟惯量。

但是，虚拟惯量与电网的负载投切导致的频率波动息息相关。在电网运行的工作日中，在不同的时刻电网负载的投切的频率是不同的，在负载投切的高峰区电网的频率震荡的非常大，此时将虚拟同步电机的虚拟惯量设置得更大可以抑制电网的频率波动；而当负载投切的频率处于低峰时，虚拟惯量太大的话，电网的频率变化后将需要很长的时间恢复，这样电网的频率的动态特性就很差，此时就需要降低虚拟同步电机的虚拟惯量，使得电网的频率波动的小又可以快速恢复。

因此亟需一种能针对负载投切进行自适应调整惯量的并网控制方法，能当微电网的负载不管如何变化时，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量支撑电网进行稳定运行，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法和系统，当微电网的负载不管如何变化时，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立虚拟同步电机模型和与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型；

步骤2：按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

步骤3：根据所述自适应目标惯量得到并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

本发明的有益效果是：虚拟同步电机常用于可再生能源的并网过程中，可以通过虚拟同步电机的数学模型使得并网逆变器具有虚拟惯量，而惯量与频率波动密切相关，而在实际并网过程中，由于不同负载的投切会导致电网频率波动，而频率波动会影响电网的质量，因此在实际并网之前，首先建立能反映实际并网过程的并网负载投切模型和虚拟同步电机模型，再通过对并网负载投切模型进行仿真模拟，可以得到反映频率波动和相应的惯量调整的统计结果，即仿真模拟结果，该仿真模拟结果可以反映出在不同的频率波动下所需调整的虚拟惯量，因此根据该仿真模拟结果，可以得到在实际并网过程中的虚拟同步电机模型的自适应目标惯量，该自适应目标惯量为实际并网过程中，不同的负载投切所引起的频率波动对应的最优惯量，最后，通过该最优惯量可以得到并网逆变器的控制策略，并按照该控制策略对并网逆变器进行控制；实现了当微电网的负载不管如何变化时，都能得到虚拟同步电机的最优惯量，避免了当虚拟惯量较大时，电网的动态响应特性差，而当虚拟惯量较小时，电网的频率波动稳定性差，根据负载投切频率波动自适应调整虚拟惯量，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行；其中，虚拟同步电机模型和并网负载投切模型均是根据实际并网过程中的参数进行构建，实际并网过程中的参数至少包括电网变压器一次侧的电压、二次侧的电压、并网逆变器直流侧的电压、虚拟同步电机的额定有功功率、微电网的功率容量以及不同负载对应的负载功率等。

本发明基于虚拟同步电机的自调整惯量的并网控制方法，更接近实际的可再生能源的并网，可以有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述预设投切参数包括高频投切参数和低频投切参数，所述仿真模拟结果包括高频优化惯量和低频优化惯量；

在所述步骤2中，得到所述仿真模拟结果的具体步骤包括：

步骤2.1：在高频投切区，按照所述高频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个高频仿真频率下一一对应的多个高频惯量调整表；并且，在低频投切区，按照所述低频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个低频仿真频率一一对应的多个低频惯量调整表；

步骤2.2：遍历所有所述高频惯量调整表，得到与每一个所述高频仿真频率对应的所述高频优化惯量，并遍历所有所述低频惯量调整表，得到与每一个所述低频仿真频率对应的所述低频优化惯量。

上述进一步方案的有益效果是：由于负载投切时，会包括高频负载投切区和低频负载投切区，当处于低频负载投切区时，需要减小惯量以使电网快速恢复稳定，提高动态响应特性，而当处于高频负载投切区时，需要增大惯量以避免频率波动而引起的电网波动，提高频率波动稳定性；因此基于步骤1中构建的并网负载投切模型，分别根据低频投切参数和高频投切参数进行负载投切模拟，可以得到每一个低频仿真频率下对应的低频惯量调整表和每一个高频仿真频率对应的高频惯量调整表，该低频惯量调整表和高频惯量调整表分别反映了，在低频投切区的负载频率波动下对应的虚拟惯量的调整情况，以及在高频投切区的负载频率波动下对应的虚拟惯量的调整情况，遍历该低频惯量调整表和高频惯量调整表，可以分别得到在两个不同的投切区对应的仿真模拟结果，即高频优化惯量和低频优化惯量，该高频优化惯量可以使得在高频投切区，负载投切时的频率波动不会对电网波动造成影响，使得电网运行最稳定，而该低频优化惯量可以使得在低频频投切区，负载投切时的频率波动不会造成较大的电网波动，且能快速恢复稳定；通过该高频优化惯量和低频优化惯量，便于后续得到实际并网过程中的实际频率波动下的自适应目标惯量。

进一步：所述自适应目标惯量包括所述低频投切区的低频目标惯量和所述高频投切区的高频目标惯量；

在所述步骤2中，获取所述自适应目标惯量的具体步骤包括：

步骤2.3：在实际并网过程中，获取实际负载投切对应的多个实际频率；

步骤2.4：将任一个所述实际频率分别与每一个所述高频仿真频率和每一个所述低频仿真频率进行相似度计算，得到与所述实际频率对应的多个相似度；

计算任一个所述实际频率对应的一个所述相似度的公式为：

其中，ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述高频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述高频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述高频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述高频仿真频率的总数；

或者

ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述低频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述低频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述低频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述低频仿真频率的总数；

步骤2.5：遍历所有所述相似度，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述高频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述高频目标惯量，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述低频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述低频目标惯量。

上述进一步方案的有益效果是：通过实际频率分别与高频仿真频率和低频仿真频率之间的相似度计算，可以更好地模拟实际负载投切过程中的高频投切区和低频投切区，从而获取到对应的惯量调整情况，即基于负载投切仿真模拟和相似度计算，可以得到实际频率下对应的自适应目标惯量(即低频投切区的低频目标惯量和高频投切区的高频目标惯量)，通过该自适应目标惯量，可以有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量。

进一步：所述控制策略包括所述并网逆变器的PWM调制信号；

在所述步骤3中，得到所述并网逆变器对应的所述PWM调制信号的具体步骤包括：

步骤3.1：预先采集并网点的电压数据和电流数据，根据所述电压数据、所述电流数据和所述实际频率，得到所述并网点的有功功率和无功功率；

步骤3.2：根据所述有功功率和所述实际频率得到所述虚拟同步电机模型的输出有功功率，根据所述无功功率和所述电压数据得到所述虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值；

所述输出有功功率和所述励磁电动势幅值分别为：

P_T＝K_P1(f_N-f)+P_N；

E₀＝K_P2[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]+∫[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]dt；

其中，P_T为所述输出有功功率，K_P1为第一比例环节系数，f为所述实际频率，f_N为额定频率，P_N为所述虚拟同步发电机模型在所述额定频率下的所述有功功率，E₀为所述励磁电动势幅值，K_P2为第二比例环节系数，K_Q为第三比例环节系数，Q_N为额定无功功率，Q为所述无功功率，U_N为额定电压幅值，U_m为所述电压数据中的电压幅值；

步骤3.3：根据所述输出有功功率、所述励磁电动势幅值和所述自适应目标惯量，得到所述虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降；

所述转子虚拟转矩和所述定子虚拟压降分别为：

其中，θ为所述转子虚拟转矩，J为所述自适应目标惯量，P_T为所述输出有功功率，P_e为所述虚拟同步电机模型的实际电磁功率，w为所述虚拟同步电机模型的电角速度，w_N为额定电角速度，u为所述定子虚拟压降，为所述电流数据中的电流，I为电流幅值，φ_I为电流相位，Z为定子虚拟复阻抗，|Z|为定子虚拟复阻抗幅值，φ_L为定子虚拟复阻抗相位；

步骤3.4：基于电压电流双环控制方法，根据所述转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到所述PWM调制信号。

上述进一步方案的有益效果是：基于虚拟同步电机模型的原理，可以采集实际并网过程中并网点的电压数据和电流数据，得到虚拟同步电机模型的两个重要参数，即输出有功功率和励磁电动势幅值，根据输出有功功率和励磁电动势幅值，结合步骤2中得到的自适应目标惯量，得到虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降，从而便于后续根据电压电流双环控制方法，得到并网逆变器的PWM调制信号，从而保证并网逆变器按照自适应目标惯量进行调整，从而有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性；其中，电压数据包括并网点(交流侧)的电压(包括电压幅值U_m以及电压相位φ_U)，电流数据包括并网点(交流侧)的电流(包括电流幅值I以及电流相位φ_I)。

进一步：所述步骤3.4的具体步骤包括：

步骤3.41：根据所述励磁电动势幅值和所述转子虚拟转矩得到励磁电动势，并根据所述励磁电动势和所述定子虚拟压降得到所述并网逆变器的端电压；

步骤3.42：根据所述端电压和所述电压数据中的电压得到电压控制环；

步骤3.43：根据所述电压控制环和所述电流数据中的所述电流得到电流控制环；

步骤3.44：根据所述电压控制环和电流控制环得到所述PWM调制信号。

上述进一步方案的有益效果是：在进行电压电流双环控制方法的过程中，需要分别获取电压控制环和电流控制环，因此首先根据励磁电动势幅值和转子虚拟转矩得到励磁电动势，再结合定子虚拟压降得到端电压，通过PARK转换得到dq轴电压参考值，dq轴电压参考值包括U_{d_ref}和U_{q_ref}，再引入电压数据中的电压并进行PARK转换得到dq轴电压测试值，分别为U_d和U_q，从而得到电压控制环；电压控制环得到的结果为电流控制环的dq轴电流参考值，分别为I_{d_ref}和I_{q_ref}，同理，将采集的电流数据中的电流进行PARK转换得到dq轴电流测试值，分别为I_d和I_q，最后将I_{d_ref}和I_d，以及I_{q_ref}和I_q分别输入PI控制器中，经过PI调节即可得到与自适应目标惯量对应的PWM调制信号，并通过PWM发生器生成相应的PWM调制信号，从而保证电网较好的稳定性和动态响应特性；其中，PARK转换和PI控制器的PI调节均为现有技术，具体不再赘述。

依据本发明的另一方面，提供了一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，应用于本发明中的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法中，包括并网逆变器、负载投切控制器和虚拟同步电机控制器，所述并网逆变器与所述虚拟同步电机控制器相连接，所述虚拟同步电机控制器与所述负载投切控制器相连接；

所述虚拟同步电机控制器，用于建立虚拟同步电机模型；

所述负载投切控制器，用于建立与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型，还用于按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

所述虚拟同步电机控制器，还用于根据所述自适应目标惯量得到所述并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

本发明的有益效果是：通过负载投切控制器对并网负载投切模型进行仿真模拟，可以得到反映频率波动和相应的惯量调整的统计结果，即仿真模拟结果，该仿真模拟结果可以反映出在不同的频率波动下所需调整的虚拟惯量，因此根据该仿真模拟结果，可以得到在实际并网过程中的虚拟同步电机模型的自适应目标惯量，该自适应目标惯量为实际并网过程中，不同的负载投切所引起的频率波动对应的最优惯量；再通过虚拟同步电机控制器该最优惯量可以得到并网逆变器的控制策略，并按照该控制策略对并网逆变器进行控制；实现了当微电网的负载不管如何变化时，都能得到虚拟同步电机的最优惯量，避免了当虚拟惯量较大时，电网的动态响应特性差，而当虚拟惯量较小时，电网的频率波动稳定性差，根据负载投切频率波动自适应调整虚拟惯量，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量；其中，虚拟同步电机模型和并网负载投切模型均是根据实际并网过程中的参数进行构建，实际并网过程中的参数至少包括电网变压器一次侧的电压、二次侧的电压、并网逆变器直流侧的电压、虚拟同步电机的额定有功功率、微电网的功率容量以及不同负载对应的负载功率等。

附图说明

图1为本发明实施例一中基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一中基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法的总体控制框图；

图3为本发明实施例一中一个工作日内负载投切频率分布时段图；

图4为本发明实施例一中惯量分别为0.5kg·m²和20kg·m²时高频投切区负载电网频率响应对比图；

图5为本发明实施例一中惯量分别为0.5kg·m²和0.9kg·m²时低频投切区负载电网频率响应对比图；

图6为本发明实施例一中实际频率波动与仿真模拟的频率波动对比图；

图7为本发明实施例一中自适应目标惯量与固定惯量0.4kg·m²的频率波动对比图；

图8为本发明实施例一中得到虚拟同步电机模型的输出有功功率的控制框图；

图9为本发明实施例一中得到虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值的控制框图；

图10为本发明实施例一中根据转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到PWM调制信号的控制框图；

图11为本发明实施例二中基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统的硬件部分电路的结构图；

图12为本发明实施例二中采集信号处理电路的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合附图，对本发明进行说明。

实施例一、如图1所示，一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，包括以下步骤：

S1：建立虚拟同步电机模型和与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型；

S2：按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

S3：根据所述自适应目标惯量得到并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

本实施例首先建立能反映实际并网过程的并网负载投切模型和虚拟同步电机模型，再通过对并网负载投切模型进行仿真模拟，可以得到反映频率波动和相应的惯量调整的统计结果，即仿真模拟结果，该仿真模拟结果可以反映出在不同的频率波动下所需调整的虚拟惯量，因此根据该仿真模拟结果，可以得到在实际并网过程中的虚拟同步电机模型的自适应目标惯量，该自适应目标惯量为实际并网过程中，不同的负载投切所引起的频率波动对应的最优惯量，最后，通过该最优惯量可以得到并网逆变器的控制策略，并按照该控制策略对并网逆变器进行控制；实现了当微电网的负载不管如何变化时，都能得到虚拟同步电机的最优惯量，避免了当虚拟惯量较大时，电网的动态响应特性差，而当虚拟惯量较小时，电网的频率波动稳定性差，根据负载投切频率波动自适应调整虚拟惯量，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行；其中，虚拟同步电机模型和并网负载投切模型均是根据实际并网过程中的参数进行构建，实际并网过程中的参数至少包括电网变压器一次侧的电压、二次侧的电压、并网逆变器直流侧的电压、虚拟同步电机的额定有功功率、微电网的功率容量以及不同负载对应的负载功率等。

具体地，本实施例中的总体控制框图如图2所示，且电网变压器一次侧的电压为13.8kV，二次侧的电压为380V，并网逆变器直流侧的电压为800V、虚拟同步电机的额定有功功率为10000W，微电网的功率容量为100MW，交流侧的负载采用不同大小的电阻性负载，并利用simulink工具建立虚拟同步电机模型和对应的并网负载投切模型。

优选地，所述预设投切参数包括高频投切参数和低频投切参数，所述仿真模拟结果包括高频优化惯量和低频优化惯量；

在S2中，得到所述仿真模拟结果的具体步骤包括：

S2.1：在高频投切区，按照所述高频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个高频仿真频率一一对应的多个高频惯量调整表；并且，在低频投切区，按照所述低频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个低频仿真频率一一对应的多个低频惯量调整表；

步骤2.2：遍历所有所述高频惯量调整表，得到与每一个所述高频仿真频率对应的所述高频优化惯量，并遍历所有所述低频惯量调整表，得到与每一个所述低频仿真频率对应的所述低频优化惯量。

由于负载投切时，会包括高频负载投切区和低频负载投切区，当处于低频负载投切区时，需要减小惯量以使电网快速恢复稳定，提高动态响应特性，而当处于高频负载投切区时，需要增大惯量以避免频率波动而引起的电网波动，提高频率波动稳定性；因此基于S1中构建的并网负载投切模型，分别根据低频投切参数和高频投切参数进行负载投切模拟，可以得到每一个低频仿真频率下对应的低频惯量调整表和每一个高频仿真频率对应的高频频惯量调整表，该低频惯量调整表和高频惯量调整表分别反映了，在低频投切区的负载频率波动下对应的虚拟惯量的调整情况，以及在高频投切区的负载频率波动下对应的虚拟惯量的调整情况，遍历该低频惯量调整表和高频惯量调整表，可以分别得到在两个不同的投切区对应的仿真模拟结果，即高频优化惯量和低频优化惯量，该高频优化惯量可以使得在高频投切区，负载投切时的频率波动不会对电网波动造成影响，使得电网运行最稳定，而该低频优化惯量可以使得在低频频投切区，负载投切时的频率波动不会造成较大的电网波动，且能快速恢复稳定；通过该高频优化惯量和低频优化惯量，便于后续得到实际并网过程中的实际频率波动下的自适应目标惯量。

具体地，为方便后续实现与实际负载投切更接近的负载投切仿真模拟，本实施例首先统计一个工作日内负载投切的频率分布时段图，如图3所示，根据该频率分布时段图，本实施例模拟负载的高频投切区用2000W功率大小的电阻性负载，并每隔0.1秒对负载进行一次投切完成三次投切，低频投切区用4000W功率大小的电阻性负载突然接入电网，进行一次投切模拟。通过上述负载投切仿真模拟，分别得到对应高频仿真频率下的高频惯量调整表和对应的低频仿真频率下的低频惯量调整表，其中，得到高频投切区的惯量调整范围为20kg·m²～0.5kg·m²，低频投切区的惯量调整范围为0.1kg·m²～1kg·m²；为获得高频投切区时，高频投切负载使电网最稳定时一个惯量，即高频优化惯量，本实施例分别将惯量从20kg·m²到0.5kg·m²对应的频率响应进行比对，其中，惯量分别为0.5kg·m²和20kg·m²时高频投切区负载电网频率响应对比图如图4所示；同理，为获得低频投切区时，低频投切负载使电网快速恢复稳定又不会产生太大的频率波动的一个惯量，即低频优化惯量，分别将惯量从0.1kg·m²到1kg·m²对应的频率响应进行比对，其中，惯量分别为0.5kg·m²和0.9kg·m²时高频投切区负载电网频率响应对比图如图5所示。

优选地，所述自适应目标惯量包括所述低频投切区的低频目标惯量和所述高频投切区的高频目标惯量；

在S2中，获取所述自适应目标惯量的具体步骤包括：

S2.3：在实际并网过程中，获取实际负载投切对应的多个实际频率；

S2.4：将任一个所述实际频率分别与每一个所述高频仿真频率和每一个所述低频仿真频率进行相似度计算，得到与所述实际频率对应的多个相似度；

计算任一个所述实际频率对应的一个所述相似度的公式为：

其中，ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述高频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述高频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述高频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述高频仿真频率的总数；

或者

ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述低频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述低频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述低频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述低频仿真频率的总数；

S2.5：遍历所有所述相似度，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述高频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述高频目标惯量，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述低频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述低频目标惯量。

通过实际频率与高频仿真频率和低频仿真频率之间的相似度计算，可以更好地模拟实际负载投切过程中的高频投切区和低频投切区，从而获取到对应的惯量调整情况，即基于负载投切仿真模拟和相似度计算，可以得到实际频率下对应的自适应目标惯量，通过该自适应目标惯量，可以有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量。

具体地，本实施例将实际频率的波动与仿真频率(即低频仿真频率和高频仿真频率)的波动进行对比，实际频率的波动与其中一个仿真频率的波动对比图如图6所示，通过计算相似度找到与该实际频率波动最接近的低频仿真频率和高频仿真频率，从而找到低频投切区对应的低频目标惯量和高频投切区对应的高频目标惯量作为自适应目标惯量，本实施例中获得的低频投切区对应的低频目标惯量为0.5kg·m²，高频投切区对应的高频目标惯量为20kg·m²，并将该自适应目标惯量与固定惯量0.4kg·m²的频率波动进行对比，如图7所示。

优选地，所述控制策略包括所述并网逆变器的PWM调制信号；

在S3中，得到所述并网逆变器对应的所述PWM调制信号的具体步骤包括：

S3.1：预先采集并网点的电压数据和电流数据，根据所述电压数据、所述电流数据和所述实际频率，得到所述并网点的有功功率和无功功率；

S3.2：根据所述有功功率和所述实际频率得到所述虚拟同步电机模型的输出有功功率，根据所述无功功率和所述电压数据得到所述虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值；

所述输出有功功率和所述励磁电动势幅值分别为：

P_T＝K_P1(f_N-f)+P_N；

E₀＝K_P2[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]+∫[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]dt；

其中，P_T为所述输出有功功率，K_P1为第一比例环节系数，f为所述实际频率，f_N为额定频率，P_N为所述虚拟同步发电机模型在所述额定频率下的所述有功功率，E₀为所述励磁电动势幅值，K_P2为第二比例环节系数，K_Q为第三比例环节系数，Q_N为额定无功功率，Q为所述无功功率，U_N为额定电压幅值，U_m为所述电压数据中的电压幅值；

S3.3：根据所述输出有功功率、所述励磁电动势幅值和所述自适应目标惯量，得到所述虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降；

所述转子虚拟转矩和所述定子虚拟压降分别为：

其中，θ为所述转子虚拟转矩，J为所述自适应目标惯量，P_T为所述输出有功功率，P_e为所述虚拟同步电机模型的实际电磁功率，w为所述虚拟同步电机模型的电角速度，w_N为额定电角速度，u为所述定子虚拟压降，为所述电流数据中的电流，I为电流幅值，φ_I为电流相位，Z为定子虚拟复阻抗，|Z|为定子虚拟复阻抗幅值，φ_L为定子虚拟复阻抗相位；

S3.4：基于电压电流双环控制方法，根据所述转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到所述PWM调制信号。

基于虚拟同步电机模型的原理，可以采集实际并网过程中并网点的电压数据和电流数据，得到虚拟同步电机模型的两个重要参数，即输出有功功率和励磁电动势幅值，根据输出有功功率和励磁电动势幅值，结合S2中得到的自适应目标惯量，得到虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降，从而便于后续根据电压电流双环控制方法，得到并网逆变器的PWM调制信号，从而保证并网逆变器按照自适应目标惯量进行调整，从而有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性。

优选地，S3.4的具体步骤包括：

S3.41：根据所述励磁电动势幅值和所述转子虚拟转矩得到励磁电动势，并根据所述励磁电动势和所述定子虚拟压降得到所述并网逆变器的端电压；

S3.42：根据所述端电压和所述电压数据中的电压得到电压控制环；

S3.43：将所述电压控制环和所述电流数据中的所述电流得到电流控制环；

S3.44：根据所述电压控制环和电流控制环得到所述PWM调制信号。

具体地，本实施例得到输出有功功率的控制框图和得到励磁电动势幅值的控制框图分别如图8和图9所示，根据输出有功功率和自适应目标惯量得到转子虚拟转矩，以及得到定子虚拟压降的控制框图如图10所示。

具体地，电压电流双环控制方法的控制框图如图10所示，首先根据励磁电动势幅值E₀和转子虚拟转矩θ得到励磁电动势再结合定子虚拟压降u得到端电压通过PARK转换得到dq轴电压参考值，dq轴电压参考值包括U_{d_ref}和U_{q_ref}，再引入电压数据中的电压并进行PARK转换得到dq轴电压测试值，分别为U_d和U_q，从而得到电压控制环；电压控制环得到的结果为电流控制环的dq轴电流参考值，分别为I_{d_ref}和I_{q_ref}，同理，将采集的电流数据中的电流进行PARK转换得到dq轴电流测试值，分别为I_d和I_q，最后将I_{d_ref}和I_d，以及I_{q_ref}和I_q分别输入PI控制器中，经过PI调节即可得到与自适应目标惯量对应的PWM调制信号，并通过PWM发生器生成相应的PWM调制信号，从而保证电网较好的稳定性和动态响应特性。

需要说明的是，根据PWM调制信号对并网逆变器进行控制为比较成熟的现有技术，具体不再赘述。

实施例二、如图2所示，一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，应用于本发明中的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法中，包括并网逆变器、负载投切控制器和虚拟同步电机控制器，所述并网逆变器与所述虚拟同步电机控制器相连接，所述虚拟同步电机控制器与所述负载投切控制器相连接；

所述虚拟同步电机控制器，用于建立虚拟同步电机模型；

所述负载投切控制器，用于建立与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型，还用于按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

所述虚拟同步电机控制器，还用于根据所述自适应目标惯量得到所述并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

实施例一中的总体控制框图展示了本实施例中的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，通过负载投切控制器对并网负载投切模型进行仿真模拟，可以得到反映频率波动和相应的惯量调整的统计结果，即仿真模拟结果，该仿真模拟结果可以反映出在不同的频率波动下所需调整的虚拟惯量，因此根据该仿真模拟结果，可以得到在实际并网过程中的虚拟同步电机模型的自适应目标惯量，该自适应目标惯量为实际并网过程中，不同的负载投切所引起的频率波动对应的最优惯量；再通过虚拟同步电机控制器该最优惯量可以得到并网逆变器的控制策略，并按照该控制策略对并网逆变器进行控制；实现了当微电网的负载不管如何变化时，都能得到虚拟同步电机的最优惯量，避免了当虚拟惯量较大时，电网的动态响应特性差，而当虚拟惯量较小时，电网的频率波动稳定性差，根据负载投切频率波动自适应调整虚拟惯量，可再生能源的发电单元均可以根据自适应调整的最优惯量进行稳定运行，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量；其中，虚拟同步电机模型和并网负载投切模型均是根据实际并网过程中的参数进行构建，实际并网过程中的参数至少包括电网变压器一次侧的电压、二次侧的电压、并网逆变器直流侧的电压、虚拟同步电机的额定有功功率、微电网的功率容量以及不同负载对应的负载功率等。

具体地，本实施例中基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统的硬件部分的电路结构图如图11所示，并网逆变器为电压型三相逆变器，包括6个IGBT且每一个IGBT均与一个续流二极管并联，其中1号和4号两个桥臂交替导通，3号和6号两个桥臂交替导通，5号和2号两个桥臂交替导通，按照123456的顺序依次间隔30°导通120°，从而完成逆变的过程；如图11所示，硬件部分还包括直流侧的分布式电源RES、直流侧的滤波电容C、直流侧的保护电路(具体为熔断器FU)和交流侧的LC滤波电路。

优选地，所述预设投切参数包括高频投切参数和低频投切参数，所述仿真模拟结果包括高频优化惯量和低频优化惯量；

所述负载投切控制器具体用于：

在高频投切区，按照所述高频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个高频仿真频率一一对应的多个高频惯量调整表；并且，在低频投切区，按照所述低频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个低频仿真频率一一对应的多个低频惯量调整表；

遍历所有所述高频惯量调整表，得到与每一个所述高频仿真频率对应的所述高频优化惯量，并遍历所有所述低频惯量调整表，得到与每一个所述低频仿真频率对应的所述低频优化惯量。

通过上述负载投切控制器可以分别得到在两个不同的投切区对应的仿真模拟结果，即高频优化惯量和低频优化惯量，该高频优化惯量可以使得在高频投切区，负载投切时的频率波动不会对电网波动造成影响，使得电网运行最稳定，而该低频优化惯量可以使得在低频频投切区，负载投切时的频率波动不会造成较大的电网波动，且能快速恢复稳定；通过该高频优化惯量和低频优化惯量，便于后续得到实际并网过程中的实际频率波动下的自适应目标惯量。

优选地，还包括采样电路，所述采样电路分别与所述虚拟同步电机控制器和所述负载投切控制器相连接，用于在实际并网过程中，获取实际负载投切对应的多个实际频率；

所述自适应目标惯量包括所述低频投切区的低频目标惯量和所述高频投切区的高频目标惯量；

所述负载投切控制器还具体用于：

将任一个所述实际频率分别与每一个所述高频仿真频率和每一个所述低频仿真频率进行相似度计算，得到与所述实际频率对应的多个相似度；

计算任一个所述实际频率对应的一个所述相似度的公式为：

其中，ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述高频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述高频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述高频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述高频仿真频率的总数；

或者

ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述低频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述低频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述低频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述低频仿真频率的总数；

遍历所有所述相似度，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述高频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述高频目标惯量，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述低频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述低频目标惯量。

通过实际频率分别与高频仿真频率和低频仿真频率之间的相似度计算，可以更好地模拟实际负载投切过程中的高频投切区和低频投切区，从而获取到对应的惯量调整情况，可以得到实际频率下对应的自适应目标惯量(即低频投切区的低频目标惯量和高频投切区的高频目标惯量)，通过该自适应目标惯量，可以有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性，电网运行稳定性和动态响应特性更高，有效提高了电网质量。

具体地，本实施例的采样电路包括电压采集子电路和电流采集子电路，电压采集子电路采集电压数据，包括用霍尔传感器采集并网点(交流侧)的电压(包括电压幅值U_m以及电压相位φ_U)，以及电压的实际频率f，电流采集子电路采集电流数据，包括用电流传感器采集并网点(交流侧)的电流(包括电流幅值I以及电流相位φ_I)。

优选地，所述控制策略包括所述并网逆变器的PWM调制信号；

如图2所示，所述虚拟同步电机控制器包括功率计算电路、功频控制电路、励磁控制电路、VSG控制电路、电压电流双环控制电路和PWM发生器；

所述功率计算电路，分别与所述采样电路、所述功频控制电路和所述励磁控制电路相连接，用于根据所述电压数据、所述电流数据和所述实际频率，得到所述并网点的有功功率和无功功率；

所述功频控制电路，与所述VSG控制电路相连接，用于根据所述有功功率和所述实际频率得到所述虚拟同步电机模型的输出有功功率；

所述励磁控制电路，与所述VSG控制电路相连接，用于根据所述无功功率和所述电压数据得到所述虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值；

所述输出有功功率和所述励磁电动势幅值分别为：

P_T＝K_P1(f_N-f)+P_N；

E₀＝K_P2[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]+∫[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]dt；

其中，P_T为所述输出有功功率，K_P1为第一比例环节系数，f为所述实际频率，f_N为额定频率，P_N为所述虚拟同步发电机模型在所述额定频率下的所述有功功率，E₀为所述励磁电动势幅值，K_P2为第二比例环节系数，K_Q为第三比例环节系数，Q_N为额定无功功率，Q为所述无功功率，U_N为额定电压幅值，U_m为所述电压数据中的电压幅值；

所述VSG控制电路，与所述电压电流双环控制电路相连接，用于根据所述输出有功功率、所述励磁电动势幅值和所述自适应目标惯量，得到所述虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降；

所述转子虚拟转矩和所述定子虚拟压降分别为：

其中，θ为所述转子虚拟转矩，J为所述自适应目标惯量，P_T为所述输出有功功率，P_e为所述虚拟同步电机模型的实际电磁功率，w为所述虚拟同步电机模型的电角速度，w_N为额定电角速度，u为所述定子虚拟压降，为所述电流数据中的电流，I为电流幅值，φ_I为电流相位，Z为定子虚拟复阻抗，|Z|为定子虚拟复阻抗幅值，φ_L为定子虚拟复阻抗相位；

所述电压电流双环控制电路，与所述PWM发生器相连接，用于基于电压电流双环控制方法，根据所述转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到所述PWM调制信号；

所述PWM发生器，用于生成所述PWM调制信号。

基于虚拟同步电机模型的原理，结合自适应目标惯量，得到虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降，从而便于后续根据电压电流双环控制方法，得到并网逆变器的PWM调制信号，从而保证并网逆变器按照自适应目标惯量进行调整，从而有效避免负载投切引起的频率波动而导致的电网波动，既能克服频率波动的影响，又能保证较好的动态响应特性。

优选地，所述电压电流双环控制电路具体用于：

根据所述励磁电动势幅值和所述转子虚拟转矩得到励磁电动势，并根据所述励磁电动势和所述定子虚拟压降得到所述并网逆变器的端电压；

根据所述端电压和所述电压数据中的电压得到电压控制环；

将所述电压控制环和所述电流数据中的所述电流得到电流控制环；

根据所述电压控制环和电流控制环得到所述PWM调制信号。

通过上述电压电流双环控制电路得到与自适应目标惯量对应的PWM调制信号，并通过PWM发生器生成相应的PWM调制信号，从而保证电网较好的稳定性和动态响应特性。

优选地，如图12所示，还包括AD转换电路和至少两路采集信号处理电路，一路所述采集信号处理电路分别与所述电压采集子电路和所述AD转换电路相连接，另一路所述采集信号处理电路分别与所述电流采集子电路和所述AD转换电路相连接，所述采集信号处理电路均用于对所述电压数据或所述电流数据进行放大或缩小处理，所述AD转换电路用于对放大或缩小处理后的所述电压数据或所述电流数据进行模数转换。

通过上述AD转换电路和采集信号处理电路，便于后续得到满足虚拟同步电机控制器和负载投切控制器的需求的数据，其中，采集信号处理电路的放大倍数或缩小倍数均可以根据实际需求设定。

具体地，如图12所示，采集信号处理电路包括两级处理，其中第一级处理为缩小处理，其缩小倍数为倍，第二级为放大处理，其放大倍数为倍。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立虚拟同步电机模型和与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型；

步骤2：按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

步骤3：根据所述自适应目标惯量得到并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，其特征在于，所述预设投切参数包括高频投切参数和低频投切参数，所述仿真模拟结果包括高频优化惯量和低频优化惯量；

在所述步骤2中，得到所述仿真模拟结果的具体步骤包括：

步骤2.1：在高频投切区，按照所述高频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个高频仿真频率一一对应的多个高频惯量调整表；并且，在低频投切区，按照所述低频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个低频仿真频率一一对应的多个低频惯量调整表；

步骤2.2：遍历所有所述高频惯量调整表，得到与每一个所述高频仿真频率对应的所述高频优化惯量，并遍历所有所述低频惯量调整表，得到与每一个所述低频仿真频率对应的所述低频优化惯量。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，其特征在于，所述自适应目标惯量包括所述低频投切区的低频目标惯量和所述高频投切区的高频目标惯量；

在所述步骤2中，获取所述自适应目标惯量的具体步骤包括：

步骤2.3：在实际并网过程中，获取实际负载投切对应的多个实际频率；

步骤2.4：将任一个所述实际频率分别与每一个所述高频仿真频率和每一个所述低频仿真频率进行相似度计算，得到与所述实际频率对应的多个相似度；

计算任一个所述实际频率对应的一个所述相似度的公式为：

其中，ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述高频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述高频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述高频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述高频仿真频率的总数；

或者

ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述低频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述低频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述低频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述低频仿真频率的总数；

步骤2.5：遍历所有所述相似度，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述高频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述高频目标惯量，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述低频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述低频目标惯量。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，其特征在于，所述控制策略包括所述并网逆变器的PWM调制信号；

在所述步骤3中，得到所述并网逆变器对应的所述PWM调制信号的具体步骤包括：

步骤3.1：预先采集并网点的电压数据和电流数据，根据所述电压数据、所述电流数据和所述实际频率，得到所述并网点的有功功率和无功功率；

步骤3.2：根据所述有功功率和所述实际频率得到所述虚拟同步电机模型的输出有功功率，根据所述无功功率和所述电压数据得到所述虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值；

所述输出有功功率和所述励磁电动势幅值分别为：

P_T＝K_P1(f_N-f)+P_N；

E₀＝K_P2[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]+∫[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]dt；

其中，P_T为所述输出有功功率，K_P1为第一比例环节系数，f为所述实际频率，f_N为额定频率，P_N为所述虚拟同步发电机模型在所述额定频率下的所述有功功率，E₀为所述励磁电动势幅值，K_P2为第二比例环节系数，K_Q为第三比例环节系数，Q_N为额定无功功率，Q为所述无功功率，U_N为额定电压幅值，U_m为所述电压数据中的电压幅值；

步骤3.3：根据所述输出有功功率、所述励磁电动势幅值和所述自适应目标惯量，得到所述虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降；

所述转子虚拟转矩和所述定子虚拟压降分别为：

其中，θ为所述转子虚拟转矩，J为所述自适应目标惯量，P_T为所述输出有功功率，P_e为所述虚拟同步电机模型的实际电磁功率，w为所述虚拟同步电机模型的电角速度，w_N为额定电角速度，u为所述定子虚拟压降，为所述电流数据中的电流，I为电流幅值，φ_I为电流相位，Z为定子虚拟复阻抗，|Z|为定子虚拟复阻抗幅值，φ_L为定子虚拟复阻抗相位；

步骤3.4：基于电压电流双环控制方法，根据所述转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到所述PWM调制信号。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法，其特征在于，所述步骤3.4的具体步骤包括：

步骤3.41：根据所述励磁电动势幅值和所述转子虚拟转矩得到励磁电动势，并根据所述励磁电动势和所述定子虚拟压降得到所述并网逆变器的端电压；

步骤3.42：根据所述端电压和所述电压数据中的电压得到电压控制环；

步骤3.43：根据所述电压控制环和所述电流数据中的所述电流得到电流控制环；

步骤3.44：根据所述电压控制环和电流控制环得到所述PWM调制信号。

6.一种基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制方法中，包括并网逆变器、负载投切控制器和虚拟同步电机控制器，所述并网逆变器与所述虚拟同步电机控制器相连接，所述虚拟同步电机控制器与所述负载投切控制器相连接；

所述虚拟同步电机控制器，用于建立虚拟同步电机模型；

所述负载投切控制器，用于建立与所述虚拟同步电机模型对应的并网负载投切模型，还用于按照预设投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到仿真模拟结果，在实际并网过程中，根据所述仿真模拟结果获取所述虚拟同步电机模型的自适应目标惯量；

所述虚拟同步电机控制器，还用于根据所述自适应目标惯量得到所述并网逆变器对应的控制策略，并按照所述控制策略对所述并网逆变器进行并网控制。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，其特征在于，所述预设投切参数包括高频投切参数和低频投切参数，所述仿真模拟结果包括高频优化惯量和低频优化惯量；

所述负载投切控制器具体用于：

在高频投切区，按照所述高频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个高频仿真频率一一对应的多个高频惯量调整表；并且，在低频投切区，按照所述低频投切参数对所述并网负载投切模型进行负载投切仿真模拟，得到与多个低频仿真频率一一对应的多个低频惯量调整表；

遍历所有所述高频惯量调整表，得到与每一个所述高频仿真频率对应的所述高频优化惯量，并遍历所有所述低频惯量调整表，得到与每一个所述低频仿真频率对应的所述低频优化惯量。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，其特征在于，还包括采样电路，所述采样电路分别与所述虚拟同步电机控制器和所述负载投切控制器相连接，用于在实际并网过程中，获取实际负载投切对应的多个实际频率；

所述自适应目标惯量包括所述低频投切区的低频目标惯量和所述高频投切区的高频目标惯量；

所述负载投切控制器还具体用于：

将任一个所述实际频率分别与每一个所述高频仿真频率和每一个所述低频仿真频率进行相似度计算，得到与所述实际频率对应的多个相似度；

计算任一个所述实际频率对应的一个所述相似度的公式为：

其中，ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述高频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述高频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述高频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述高频仿真频率的总数；

或者

ρ_x,f为任一个所述实际频率与第i个所述低频仿真频率之间的所述相似度，f为任一个所述实际频率，f_i为第i个所述低频仿真频率，x为与任一个所述实际频率对应的实际时间区，x_i为第i个所述低频仿真频率对应的仿真时间区，n为所述低频仿真频率的总数；

遍历所有所述相似度，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述高频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述高频目标惯量，将大于预设阈值的所述相似度对应的所述低频优化惯量确定为与所述实际频率对应的所述低频目标惯量。

9.根据权利要求7所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，其特征在于，所述控制策略包括所述并网逆变器的PWM调制信号；

采样电路还用于预先采集并网点的电压数据和电流数据；

所述虚拟同步电机控制器包括功率计算电路、功频控制电路、励磁控制电路、VSG控制电路、电压电流双环控制电路和PWM发生器；

所述功率计算电路，分别与所述采样电路、所述功频控制电路和所述励磁控制电路相连接，用于根据所述电压数据、所述电流数据和所述实际频率，得到所述并网点的有功功率和无功功率；

所述功频控制电路，与所述VSG控制电路相连接，用于根据所述有功功率和所述实际频率得到所述虚拟同步电机模型的输出有功功率；

所述励磁控制电路，与所述VSG控制电路相连接，用于根据所述无功功率和所述电压数据得到所述虚拟同步电机模型的励磁电动势幅值；

所述输出有功功率和所述励磁电动势幅值分别为：

P_T＝K_P1(f_N-f)+P_N；

E₀＝K_P2[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]+∫[K_Q(Q_N-Q)+U_N-U_m]dt；

其中，P_T为所述输出有功功率，K_P1为第一比例环节系数，f为所述实际频率，f_N为额定频率，P_N为所述虚拟同步发电机模型在所述额定频率下的所述有功功率，E₀为所述励磁电动势幅值，K_P2为第二比例环节系数，K_Q为第三比例环节系数，Q_N为额定无功功率，Q为所述无功功率，U_N为额定电压幅值，U_m为所述电压数据中的电压幅值；

所述VSG控制电路，与所述电压电流双环控制电路相连接，用于根据所述输出有功功率、所述励磁电动势幅值和所述自适应目标惯量，得到所述虚拟同步电机模型的转子虚拟转矩和定子虚拟压降；

所述转子虚拟转矩和所述定子虚拟压降分别为：

其中，θ为所述转子虚拟转矩，J为所述自适应目标惯量，P_T为所述输出有功功率，P_e为所述虚拟同步电机模型的实际电磁功率，w为所述虚拟同步电机模型的电角速度，w_N为额定电角速度，u为所述定子虚拟压降，为所述电流数据中的电流，I为电流幅值，φ_I为电流相位，Z为定子虚拟复阻抗，|Z|为定子虚拟复阻抗幅值，φ_L为定子虚拟复阻抗相位；

所述电压电流双环控制电路，与所述PWM发生器相连接，用于基于电压电流双环控制方法，根据所述转子虚拟转矩和定子虚拟压降得到所述PWM调制信号；

所述PWM发生器，用于生成所述PWM调制信号。

10.根据权利要求9所述的基于虚拟同步电机自调整惯量的并网控制系统，其特征在于，所述电压电流双环控制电路具体用于：

根据所述励磁电动势幅值和所述转子虚拟转矩得到励磁电动势，并根据所述励磁电动势和所述定子虚拟压降得到所述并网逆变器的端电压；

根据所述端电压和所述电压数据中的电压得到电压控制环；

将所述电压控制环和所述电流数据中的所述电流得到电流控制环；

根据所述电压控制环和电流控制环得到所述PWM调制信号。