CN110277797A - 基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法 - Google Patents

基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法。该方法所研究的系统包含光伏组件、三相逆变器、储能电池以及双向DC/DC变流器。通过双向DC/DC变流器实现最大功率点跟踪算法，逆变器实现虚拟同步发电机控制，实现光伏组件、双向DC/DC变流器以及三相逆变器功能解耦，储能电池一方面通过双向DC/DC变流器进行功率平衡，以保证系统稳定可靠运行，一方面稳定直流侧母线电压，并且本发明中三相逆变器的最大功率输出经过较大时间常数的低通滤波滞后于光伏组件，对于协调控制的要求减弱，减小功率波动的影响。

Description

基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法
技术领域
本发明属于分布式发电及电力电子技术领域，尤其是涉及一种基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法。
背景技术
随着环境恶化和能源危机的加重，新能源在经济发展和社会进步中发挥着越来越重要的作用。但是新能源大规模的接入电网，使传统同步发电机容量占比相对减少，同时电力系统由集中式发电转变为分布式发电，但是分布式发电系统缺乏传统同步发电机所具有的惯性和阻尼，不具备调频能力，电力系统更容易受到功率波动和系统故障的影响。
由此，虚拟同步发电机(Virtual synchronous generators，VSG)技术应运而生。通过模拟同步发电机运行机制和外特性，增加了系统的惯性，成为解决分布式发电系统高渗透率问题的有效方案之一。现有的关于光伏虚拟同步发电机的研究通常是针对传统光伏逆变器加以改造使其具有虚拟同步的功能，由于惯性和一次调频支撑需要额外的能量，因此以配备储能的方式实现，利用储能设备不仅可以参与电网调频，也可以平抑光伏的功率波动。
目前，对于光伏虚拟同步发电机技术，已有多篇学术论文进行分析并提出解决方案，例如：
1、题为“应用于光伏微网的一种虚拟同步发电机结构及其动态性能分析”，《中国电机工程学报》，2017年第2期444～453页的文章。该文设计了一种单极式共交流母线式光伏虚拟同步发电机的协调控制策略，移除了直流侧的储能单元和DC/DC变流器，储能单元通过独立的逆变器输出功率，该方法有利于电网和能量管理系统的调度控制，并且很好地抑制光伏功率波动，但是该方法针对的是共交流母线式的结构，其各单元控制相对独立，该方法并不适用于功能分配不明确的共直流母线的单极式光伏逆变系统的协调控制。
2、中国发明专利文献(公开号CN 108134402 A)于2018年6月8日公开的《一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统及控制方法》，本发明提出了一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统，逆变器完成最大功率点跟踪算法和虚拟同步发电机控制，储能部分承担三相逆变器功率与光伏电池板功率的差值，实现了功能上的解耦，但是本发明需要储能部分与逆变器部分之间有高速通讯网络，增加了系统的复杂程度，不利于协调控制。
3、中国发明专利文献(公开号CN 106549417 A)于2017年3月29日公开的《一种光伏#储能系统的虚拟同步发电机控制方法及装置》，本发明提出了一种单极式共直流母线的光伏发电系统，储能部分保持功率电流双环，将功率环给定从间接的差值给定改为直接给定，即通过虚拟同步算法获得调频功率，减弱了储能部分与逆变器之间的通讯连接，但是本发明并未考虑功率波动的影响。
综合以上文献，现有的基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法存在以下不足：
1、关于基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法研究甚少，并且已有的控制方法并未同时考虑协调控制与抑制功率波动，有必要对此协调控制策略进行深入研究；
2、现有基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机控制方法方面的研究，储能系统要补偿差额功率需要光伏组件、储能设备和逆变器之间的协调控制策略，且实现起来较为复杂。
发明内容
本发明提出了一种基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，该方法所研究的系统包含光伏组件、三相逆变器、储能电池以及双向DC/DC变流器。通过双向DC/DC变流器实现最大功率点跟踪算法，逆变器实现虚拟同步发电机控制，实现光伏组件、双向DC/DC变流器以及逆变器功能解耦，储能电池一方面通过双向DC/DC变流器进行功率平衡，以保证系统稳定可靠运行，一方面稳定直流侧母线电压，并且本发明中逆变器的最大功率输出经过较大时间常数的低通滤波滞后于光伏组件，对于协调控制的要求减弱，减小功率波动的影响。
本发明的目的是这样实现的。本发明提出一种基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，应用该控制方法的共直流母线的光伏虚拟同步发电机的拓扑结构包括光伏电池板、直流侧滤波电容Cin、三相逆变器、储能电池、双向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin、LCL滤波器和电网；所述光伏电池板与直流侧滤波电容Cin并联，所述储能电池与双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin串联，经过双向DC/DC变流器的连接与直流侧滤波电容Cin并联，所述直流侧滤波电容Cin与三相逆变器并联，三相逆变器输出经过LCL滤波器进行滤波后接入电网；
本控制方法的步骤如下：
步骤1，采样三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)；采样三相逆变器的输出相电压Uoa,Uob,Uoc，并经输出相电压坐标变换方程得到输出相电压dq轴分量Uod,Uoq，采样三相逆变器的网侧电感电流Ioa,Iob,Ioc，并经网侧电感电流坐标变换方程得到网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，采样三相逆变器桥臂电感电流ILa,ILb,ILc，并经桥臂电感电流坐标变换方程得到桥臂电感电流dq轴分量ILd,ILq，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；通过锁相环获得电网频率ωg；采样双向DC/DC变流器输出直流电压Udc和双向DC/DC变流器输出直流电流Idc；
步骤2，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)，经过经典扰动观测法获得直流侧参考电压Uref；
步骤3，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和步骤1得到的双向DC/DC变流器输出直流电压Udc，经过直流侧电压环获得电流参考值Iref，再经过电流内环获得调制波Upwm，经PWM调制后作为双向DC/DC变流器的驱动信号；
所述直流侧电压环的计算公式为：
Iref＝(Uref-Udc)Gdcu(s)
其中，Gdcu(s)为直流侧电压环比例积分调节器，其表达式为：
Gdcu(s)＝kdcpu+kdciu/s
其中，kdcpu为三相逆变器直流侧电压环比例调节器系数，kdciu为三相逆变器直流侧电压环积分调节器系数,s为拉普拉斯算子；
所述电流内环的计算公式为：
Upwm＝(Iref-Idc)Gdci(s)
其中，Gdci(s)为直流侧电流内环比例积分调节器，其表达式为：
Gdci(s)＝kdcpi+kdcii/s
其中，kdcpi为三相逆变器直流侧电流内环比例调节器系数，kdcii为三相逆变器直流侧电流内环积分调节器系数；
步骤4，根据步骤1得到的三相逆变器输出相电压dq轴分量Uod,Uoq和网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，通过功率计算方程获得平均有功功率Pe，其计算公式为：
步骤5，设直流侧最低电压警戒值为Ulit，设PI控制器输出最大限幅为0，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和直流侧最低电压警戒值Ulit并经过PI控制器输出限制功率Plit，其计算公式为：
Plit＝(Uref-Ulit)Gpi(s)
其中，Gpi(s)为输出最大限幅为0的PI控制器，其表达式为：
Gpi(s)＝kp+ki/s
其中，kp为输出最大限幅为0的PI控制器比例调节器系数，ki为输出最大限幅为0的PI控制器积分调节器系数；
步骤6，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)计算得到k时刻光伏电池板的输出最大功率Ppv(k)，经过低通滤波后得到光伏板参考功率Ppv_ref，其计算公式为：
Ppv(k)＝Upv(k)×Ipv(k)
其中Tf为一阶低通滤波器的时间常数；
步骤7，设置电网角频率基准值ωref，通过功率叠加方程获得功率指令其计算公式为：
其中，J为三相逆变器的虚拟转动惯量，m为三相逆变器的有功下垂系数；
步骤8，根据步骤7中得到的功率指令和步骤4中得到的平均有功功率Pe，通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref；设置指令电压Edref和三相逆变器上层无功功率指令Qref0，并根据步骤1中得到的输出相电压d轴分量Uod，通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref；
所述通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref的计算公式为：
其中，Gp(s)为功率闭环比例积分调节器，其表达式为：
Gp(s)＝kpk+kpi/s
其中，kpk为三相逆变器功率闭环比例调节器系数，kpi为三相逆变器功率闭环积分调节器系数；
所述通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref的计算公式为：
其中，n为无功功率下垂系数；
步骤9，根据步骤1中得到的输出相电压d轴分量Uod和步骤8得到的d轴有功功率指令值Pdref、无功功率指令Qdref，经过电流计算方法得到电流d轴指令Icdref和电流q轴指令Icqref，其计算公式为：
步骤10，根据步骤9得到的电流d轴指令Icdref和步骤1中得到的桥臂电感电流d轴分量ILd，经过d轴电流闭环控制方程得到d轴输出信号Uid，根据步骤9得到的电流q轴指令Icqref和步骤1中得到的桥臂电感电流q轴分量ILq，经过q轴电流闭环控制方程得到q轴输出信号Uiq，其计算公式分别为：
Uid＝(Icdref-ILd)GI(s)
Uiq＝(Icqref-ILq)GI(s)
其中，Uid为d轴输出信号，Uiq为q轴输出信号，GI(s)为电流闭环比例调节器，其表达式为：
GI(s)＝kIi
其中，kIi为三相逆变器电流闭环比例调节器系数；
步骤11，根据步骤1得到的输出相电压d轴分量Uod和输出相电压q轴分量Uoq分别加上步骤10中得到的d轴输出信号Uid和q轴输出信号Uiq，得到dq坐标系下的调制波Umd和Umq，其表达式分别为：
Umd＝Uod+Uid
Umq＝Uoq+Uiq。
优选地，步骤1所述输出相电压坐标变换方程、网侧电感电流坐标变换方程和桥臂电感电流坐标变换方程的表达式分别如下：
输出相电压坐标变换方程的表达式为：
所述网侧电感电流坐标变换方程的表达式为：
所述桥臂电感电流坐标变换方程的表达式为：
其中，θ为d轴和q轴的相位差，s为拉普拉斯算子。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明所述基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，通过双向DC/DC变流器实现最大功率点跟踪算法，三相逆变器实现虚拟同步发电机控制，实现光伏组件、双向DC/DC变流器以及三相逆变器功能解耦，三者通过直流侧滤波电容实现能量协调控制；
2、本发明通过三相逆变器的最大功率输出经过较大时间常数的低通滤波滞后于光伏组件，减小功率波动的影响；
3、本发明可以较好的解决光伏虚拟同步发电机系统协调控制的问题，增加了协调控制的容错性；
4、本发明所述的基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法可以仅对现有电力电子变换器系统的控制方法进行改进，无需增加额外电力电子设备，降低功耗，节约成本。
附图说明
图1为本发明基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机并网结构图。
图2为本发明实施例基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法结构框图。
图3为本发明实施例基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法增减负荷时电网频率变化波形图。
图4为本发明实施例基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法增减负荷时各部分输出功率变化波形图。
图5为本发明实施例基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法增减负荷时直流侧电压变化波形图。
图6为本发明实施例采用所提协调控制方法前后增减负荷时电网功率变化波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实施例进行具体的描述。
图1是本发明实施例中的基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机并网结构图。由该图可见，应用该控制方法的共直流母线的光伏虚拟同步发电机的拓扑结构包括光伏电池板、直流侧滤波电容Cin、三相逆变器、储能电池、双向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin、LCL滤波器和电网。
所述光伏电池板与直流侧滤波电容Cin并联，所述储能电池与双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin串联，经过双向DC/DC变流器的连接与直流侧滤波电容Cin并联，所述直流侧滤波电容Cin与三相逆变器并联，三相逆变器输出经过LCL滤波器进行滤波后接入电网。另外，在图1中，Vin为储能电池电压，Lf为三相逆变器桥臂侧电感，Lg为三相逆变器网侧电感，Cf为三相逆变器滤波电容。
具体参数如下：逆变器额定输出线电压为380V/50Hz，直流侧滤波电容Cin＝15mF，双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin＝6mH，桥臂侧滤波电感Lf＝0.06mH，交流侧滤波电容Cf＝300uF，网侧滤波电感值Lg＝0.02mH，逆变器额定容量为500kVA。
图2是本发明实施例基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法结构框图。由该图可见，本发明所述基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法的步骤如下：
步骤1，采样三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)；采样三相逆变器的输出相电压Uoa,Uob,Uoc，并经输出相电压坐标变换方程得到输出相电压dq轴分量Uod,Uoq，采样三相逆变器的网侧电感电流Ioa,Iob,Ioc，并经网侧电感电流坐标变换方程得到网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，采样三相逆变器桥臂电感电流ILa,ILb,ILc，并经桥臂电感电流坐标变换方程得到桥臂电感电流dq轴分量ILd,ILq，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；通过锁相环获得电网频率ωg；采样双向DC/DC变流器输出直流电压Udc和双向DC/DC变流器输出直流电流Idc。
所述输出相电压坐标变换方程的表达式为：
所述网侧电感电流坐标变换方程的表达式为：
所述桥臂电感电流坐标变换方程的表达式为：
其中，θ为d轴和q轴的相位差，s为拉普拉斯算子。
步骤2，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)，经过经典扰动观测法获得直流侧参考电压Uref。
所述经典扰动观测法包括以下步骤：
(1)设电压步长为Ustep；
(2)计算在k时刻光伏电池板的输出最大功率Ppv(k)，其计算公式为：
Ppv(k)＝Upv(k)×Ipv(k)
(3)计算三相逆变器的符号标志flag，其计算公式为：
flag＝sign(Ppv(k)-Ppv(k-1))×sign(Upv(k)-Upv(k-1))
其中，flag为三相逆变器的符号标志，Ppv(k-1)为k-1时刻光伏电池板的输出最大功率，Upv(k-1)为三相逆变器在k-1时刻直流侧光伏输出电压，sign为符号函数数学运算符，其含义如下：
其中，x为自变量。
(4)求直流侧参考电压Uref，其计算公式为：
Uref＝Upv(k)+flag×Ustep
本实施例中，Ustep＝12V。
步骤3，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和步骤1得到的双向DC/DC变流器输出直流电压Udc，经过直流侧电压环获得电流参考值Iref，再经过电流内环获得调制波Upwm，经PWM调制后作为双向DC/DC变流器的驱动信号。
所述直流侧电压环的计算公式为：
Iref＝(Uref-Udc)Gdcu(s)
其中，Gdcu(s)为直流侧电压环比例积分调节器，其表达式为：
Gdcu(s)＝kdcpu+kdciu/s
其中，kdcpu为三相逆变器直流侧电压环比例调节器系数，kdciu为三相逆变器直流侧电压环积分调节器系数。本实施例中，kdcpu＝4500，kdciu＝3000。
所述电流内环的计算公式为：
Upwm＝(Iref-Idc)Gdci(s)
其中，Gdci(s)为直流侧电流内环比例积分调节器，其表达式为：
Gdci(s)＝kdcpi+kdcii/s
其中，kdcpi为三相逆变器直流侧电流内环比例调节器系数，kdcii为三相逆变器直流侧电流内环积分调节器系数。本实施例中，kdcpi＝16000，kdcii＝100。
步骤4，根据步骤1得到的三相逆变器输出相电压dq轴分量Uod,Uoq和网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，通过功率计算方程获得平均有功功率Pe，其计算公式为：
步骤5，设直流侧最低电压警戒值为Ulit，设PI控制器输出最大限幅为0，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和直流侧最低电压警戒值Ulit并经过PI控制器输出限制功率Plit，其计算公式为：
Plit＝(Uref-Ulit)Gpi(s)
其中，Gpi(s)为输出最大限幅为0的PI控制器，其表达式为：
Gpi(s)＝kp+ki/s
其中，kp为输出最大限幅为0的PI控制器比例调节器系数，ki为输出最大限幅为0的PI控制器积分调节器系数。本实施例中，Ulit＝646V，kp＝6.5，ki＝800。
步骤6，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)计算得到k时刻光伏电池板的输出最大功率Ppv(k)，经过低通滤波后得到光伏板参考功率Ppv_ref，其计算公式为：
Ppv(k)＝Upv(k)×Ipv(k)
其中Tf为一阶低通滤波器的时间常数。本实施例中，Tf＝1e-4。
步骤7，设置电网角频率基准值ωref，通过功率叠加方程获得功率指令其计算公式为：
其中，J为三相逆变器的虚拟转动惯量，m为三相逆变器的有功下垂系数。本实施例中，J＝2.5，m＝6.28e-5，ωref＝0rad/s。
步骤8，根据步骤7中得到的功率指令和步骤4中得到的平均有功功率Pe，通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref；设置指令电压Edref和三相逆变器上层无功功率指令Qref0，并根据步骤1中得到的输出相电压d轴分量Uod，通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref。
所述通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref的计算公式为：
其中，Gp(s)为功率闭环比例积分调节器，其表达式为：
Gp(s)＝kpk+kpi/s
其中，kpk为三相逆变器功率闭环比例调节器系数，kpi为三相逆变器功率闭环积分调节器系数。本实施例中，kpk＝0.7，kpi＝1200。
所述通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref的计算公式为：
其中，n为无功功率下垂系数。本实施例中，Edref＝311V，Qref0＝0Var，n＝4000。
步骤9，根据步骤1中得到的输出相电压d轴分量Uod和步骤8得到的d轴有功功率指令值Pdref、无功功率指令Qdref，经过电流计算方法得到电流d轴指令Icdref和电流q轴指令Icqref，其计算公式为：
步骤10，根据步骤9得到的电流d轴指令Icdref和步骤1中得到的桥臂电感电流d轴分量ILd，经过d轴电流闭环控制方程得到d轴输出信号Uid，根据步骤9得到的电流q轴指令Icqref和步骤1中得到的桥臂电感电流q轴分量ILq，经过q轴电流闭环控制方程得到q轴输出信号Uiq，其计算公式分别为：
Uid＝(Icdref-ILd)GI(s)
Uiq＝(Icqref-ILq)GI(s)
其中，Uid为d轴输出信号，Uiq为q轴输出信号，GI(s)为电流闭环比例调节器，其表达式为：
GI(s)＝kIi
其中，kIi为三相逆变器电流闭环比例调节器系数。本实施例中，kIi＝40。
步骤11，根据步骤1得到的输出相电压d轴分量Uod和输出相电压q轴分量Uoq分别加上步骤10中得到的d轴输出信号Uid和q轴输出信号Uiq，得到dq坐标系下的调制波Umd和Umq，其表达式分别为：
Umd＝Uod+Uid
Umq＝Uoq+Uiq。
本实施例中发明适用于基于带储能的单极式共直流母线的三相光伏逆变器。以下所示为500kW带储能的单极式共直流母线的三相光伏逆变器仿真波形。
三相逆变器采用光伏虚拟同步电机算法，0s时并网运行并且启动最大功率点跟踪算法，0.8s时突加400kW阻性负载，在1.2s突降200kW阻性负载。
图3、图4、图5分别为基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法增减负荷时电网频率变化波形、各部分输出功率变化波形、直流侧电压变化波形图。由图可见，启动最大功率跟踪后，光伏功率约在0.5s达到最大功率点，而逆变器在0.2s输出功率。在0.5s之前光伏功率一部分进去储能设备，另一部分功率通过逆变器并入电网，此后，储能仅提供差额功率。在0.7s时，突增负载，由于电网频率跌落，三相逆变器需要提供调频功率，调频功率由储能设备提供。三相逆变器直流侧电压始终保持最大功率跟踪状态，不会失稳。
图6为采用本发明所提协调控制方法前后增减负荷时电网功率变化波形，采用本发明所提协调控制方法之前，逆变器输出功率存在功率波动情况，造成电网频率也存在波动，采用本发明所提协调控制方法之后，逆变器输出功率可以平滑输出，因此基于共直流母线式的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，三相逆变器的最大功率输出经过较大时间常数的低通滤波滞后于光伏组件，对于协调控制的要求减弱，减小功率波动的影响。

Claims (2)

1.一种基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，应用该控制方法的共直流母线的光伏虚拟同步发电机的拓扑结构包括光伏电池板、直流侧滤波电容Cin、三相逆变器、储能电池、双向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin、LCL滤波器和电网；所述光伏电池板与直流侧滤波电容Cin并联，所述储能电池与双向DC/DC变流器侧滤波电感Lin串联，经过双向DC/DC变流器的连接与直流侧滤波电容Cin并联，所述直流侧滤波电容Cin与三相逆变器并联，三相逆变器输出经过LCL滤波器进行滤波后接入电网；
其特征在于，本控制方法的步骤如下：
步骤1，采样三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)；采样三相逆变器的输出相电压Uoa,Uob,Uoc，并经输出相电压坐标变换方程得到输出相电压dq轴分量Uod,Uoq，采样三相逆变器的网侧电感电流Ioa,Iob,Ioc，并经网侧电感电流坐标变换方程得到网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，采样三相逆变器桥臂电感电流ILa,ILb,ILc，并经桥臂电感电流坐标变换方程得到桥臂电感电流dq轴分量ILd,ILq，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；通过锁相环获得电网频率ωg；采样双向DC/DC变流器输出直流电压Udc和双向DC/DC变流器输出直流电流Idc；
步骤2，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)，经过经典扰动观测法获得直流侧参考电压Uref；
步骤3，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和步骤1得到的双向DC/DC变流器输出直流电压Udc，经过直流侧电压环获得电流参考值Iref，再经过电流内环获得调制波Upwm，经PWM调制后作为双向DC/DC变流器的驱动信号；
所述直流侧电压环的计算公式为：
Iref＝(Uref-Udc)Gdcu(s)
其中，Gdcu(s)为直流侧电压环比例积分调节器，其表达式为：
Gdcu(s)＝kdcpu+kdciu/s
其中，kdcpu为三相逆变器直流侧电压环比例调节器系数，kdciu为三相逆变器直流侧电压环积分调节器系数，s为拉普拉斯算子；
所述电流内环的计算公式为：
Upwm＝(Iref-Idc)Gdci(s)
其中，Gdci(s)为直流侧电流内环比例积分调节器，其表达式为：
Gdci(s)＝kdcpi+kdcii/s
其中，kdcpi为三相逆变器直流侧电流内环比例调节器系数，kdcii为三相逆变器直流侧电流内环积分调节器系数；
步骤4，根据步骤1得到的三相逆变器输出相电压dq轴分量Uod,Uoq和网侧电感电流dq轴分量Iod,Ioq，通过功率计算方程获得平均有功功率Pe，其计算公式为：
步骤5，设直流侧最低电压警戒值为Ulit，设PI控制器输出最大限幅为0，根据步骤2得到的直流侧参考电压Uref和直流侧最低电压警戒值Ulit并经过PI控制器输出限制功率Plit，其计算公式为：
Plit＝(Uref-Ulit)Gpi(s)
其中，Gpi(s)为输出最大限幅为0的PI控制器，其表达式为：
Gpi(s)＝kp+ki/s
其中，kp为输出最大限幅为0的PI控制器比例调节器系数，ki为输出最大限幅为0的PI控制器积分调节器系数；
步骤6，根据步骤1得到的三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电压Upv(k)和三相逆变器在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipv(k)计算得到k时刻光伏电池板的输出最大功率Ppv(k)，经过低通滤波后得到光伏板参考功率Ppv_ref，其计算公式为：
Ppv(k)＝Upv(k)×Ipv(k)
其中Tf为一阶低通滤波器的时间常数；
步骤7，设置电网角频率基准值ωref，通过功率叠加方程获得功率指令其计算公式为：
其中，J为三相逆变器的虚拟转动惯量，m为三相逆变器的有功下垂系数；
步骤8，根据步骤7中得到的功率指令和步骤4中得到的平均有功功率Pe，通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref；设置指令电压Edref和三相逆变器上层无功功率指令Qref0，并根据步骤1中得到的输出相电压d轴分量Uod，通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref；
所述通过功率外环得到d轴有功功率指令值Pdref的计算公式为：
其中，Gp(s)为功率闭环比例积分调节器，其表达式为：
Gp(s)＝kpk+kpi/s
其中，kpk为三相逆变器功率闭环比例调节器系数，kpi为三相逆变器功率闭环积分调节器系数；
所述通过一次调压方程获得无功功率指令Qdref的计算公式为：
其中，n为无功功率下垂系数；
步骤9，根据步骤1中得到的三相逆变器输出相电压d轴分量Uod和步骤8得到的d轴有功功率指令值Pdref、无功功率指令Qdref，经过电流计算方法得到电流d轴指令Icdref和电流q轴指令Icqref，其计算公式为：
步骤10，根据步骤9得到的电流d轴指令Icdref和步骤1中得到的桥臂电感电流d轴分量ILd，经过d轴电流闭环控制方程得到d轴输出信号Uid，根据步骤9得到的电流q轴指令Icqref和步骤1中得到的桥臂电感电流q轴分量ILq，经过q轴电流闭环控制方程得到q轴输出信号Uiq，其计算公式分别为：
Uid＝(Icdref-ILd)GI(s)
Uiq＝(Icqref-ILq)GI(s)
其中，Uid为d轴输出信号，Uiq为q轴输出信号，GI(s)为电流闭环比例调节器，其表达式为：
GI(s)＝kIi
其中，kIi为三相逆变器电流闭环比例调节器系数；
步骤11，根据步骤1得到的输出相电压d轴分量Uod和输出相电压q轴分量Uoq分别加上步骤10中得到的d轴输出信号Uid和q轴输出信号Uiq，得到dq坐标系下的调制波Umd和Umq，其表达式分别为：
Umd＝Uod+Uid
Umq＝Uoq+Uiq。
2.根据权利要求1所述的基于共直流母线的光伏虚拟同步发电机协调控制方法，其特征在于，步骤1所述输出相电压坐标变换方程、网侧电感电流坐标变换方程和桥臂电感电流坐标变换方程的表达式分别如下：
输出相电压坐标变换方程的表达式为：
所述网侧电感电流坐标变换方程的表达式为：
所述桥臂电感电流坐标变换方程的表达式为：
其中，θ为d轴和q轴的相位差，s为拉普拉斯算子。
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