CN110649661A - 一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，包括低压母线、与所述低压母线通过变压器连接且位于所述低压母线一侧的大电网、与所述低压母线连接的储能模块以及与所述低压母线连接且位于所述低压母线另一侧的若干个低压环形微网，每个所述低压环形微网均由一一对应的分布式电源模块构成，且每个低压环形微网上均分布有负荷。基于上述系统，本发明还公开了一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法。本发明采用环形结构组成一个区域的低压微网系统，并采用虚拟同步发电机控制技术对此低压环形微网进行控制，使得低压微网系统的电压和频率更加稳定，从而提高供电质量。

Description

一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统及方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统及方法。

背景技术

随着用电量的不断增加，集中式的大电网发电已经不能满足人们的电力需求。以新能源为基础的分布式发电越来越受到重视，但随着分布式电源渗透率的增加，存在的各种问题也逐渐凸显出来，如：单机接入成本高，控制困难等。由于对大电网来说，分布式电源属于不可控源，因此大电网往往会采取限制、隔离等方式来处置分布式电源，从而减少其发生故障时对大电网的有效冲击；同时，目前绝大多数配电系统的能量都是单向流动和单路径传递，分布式发电的接入将会改变潮流的分布，使功率能进行双向流动，这导致了分布式发电能力在结构上受到了极大的限制。尽管如此，因分布式电源对环境保护、资源利用等具有很多好处，开发分布式发电仍然非常有必要。

微电网是由分布式电源储能装置与相应负荷组成的微型可控系统。目前主要是采用电力电子装置来实现所有的微电网间能量的转换，并根据不同控制策略调节分布式电源对微电网输出的有功和无功功率，借以改善微电网系统的稳定性和电能质量。低压环形微电网一般由各种微电源构建成环形网络，通过开关可以将低压环形微电网系统分成多个单独运行的子系统，同时还能通过联络换流器与大电网进行连接。目前环形微网的利用存在以下问题：

第一：分布式电源通过各类逆变器接入主电网，由于逆变器开关频率很快，因此直接接入主电网会影响整个系统频率的稳定性；第二：相对于大电网，环形微电网一般属于低压系统，其线路大多呈现阻性。而高压大电网线路往往主要呈现感性，从而导致控制策略的不同；第三：微网的范围一般为一个小型区域，各用户间构成一个复杂的环形系统。在此区域内的用户都具有自己独立的分布式电源和用电负荷，每个用户处于对等关系；第四:如果对这种环形微网的控制策略选择不当，在进行并网操作会造成整个电网系统电压冲击、频率失调，且在离网时不能保证每个用户的电压和频率稳定。

基于上述情况,本发明专利提出基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制策略去解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统及方法解决了上述问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，包括低压母线、与所述低压母线通过变压器连接且位于所述低压母线一侧的大电网、与所述低压母线连接的储能模块以及与所述低压母线连接且位于所述低压母线另一侧的若干个低压环形微网，其中：

每个所述低压环形微网均由一一对应的分布式电源模块构成，且每个低压环形微网上均分布有多个负荷。

进一步地，所述变压器通过断路器与所述低压母线连接。

再进一步地，每个所述低压环形微网中均设置有线路阻抗，其末端设置有断路器。

再进一步地，每个所述分布式电源模块均包括虚拟同步发电机单元，其中：

所述虚拟同步发电机单元的输出端与每个所述低压环形微网连接。

再进一步地，每个所述虚拟同步发电机单元的结构均相同，其均包括分布式电源、与所述分布式电源连接的电容C1、与所述电容C1连接的三相逆变器以及与所述三相逆变器连接的滤波器，其中，所述滤波器与所述低压环形微网连接。

再进一步地，所述三相逆变器包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、绝缘栅双极型晶体管Q5、绝缘栅双极型晶体管Q6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及二极管D6；

所述滤波器包括电感L12、电感L13、电感L14、电感L15、电感L16、电感L17、电容C2、电容C3以及电容C4，其中：

所述分布式电源的正极分别与电容C1的一端、绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极、二极管D1的负极、绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、二极管D6的负极、绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极以及二极管D5的负极连接，所述分布式电源的负极分别与电容C1的另一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极、二极管D2的正极、绝缘栅双极型晶体管Q5的发射极、二极管D3的正极、绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极以及二极管D4的正极连接，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极分别与电感L12的一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极、二极管D6的正极、二极管D3的负极以及电感L13的一端连接，绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、二极管D4的负极、二极管D5的正极以及电感L14的一端连接，电感L12的另一端分别与电感L15的一端、电容C2的一端以及电容C4的一端连接，电感L13的另一端分别与电感L16的一端、电容C2的另一端以及电容C3的一端连接，电感L14的另一端分别与电感L17的一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端连接，电感L15的另一端、电感L16的另一端以及电感L17的另一端均与低压母线连接。

基于上述系统，本发明还公开了一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法，包括如下步骤：

S1、通过变压器将低压母线与大电网进行连接，并将断路器连接在变压器与低压母线之间；

S2、将若干个负荷与分布式电源连接在其对应的低压环形微网上，并将每个分布式电源通过虚拟同步发电机控制的三相逆变器与低压母线连接；

S3、将分布式电源发出的直流电经电容C1进行稳压处理后，再通过三相逆变器进行逆变处理，并通过滤波器对输出的电压U进行滤波处理；

S4、将输出电流I0和输出电压U作为反馈信号，并计算得到其相应的有功无功功率；

S5、利用虚拟同步发电机的控制算法对所述有功无功功率进行调节；

S6、根据调节后的信号利用PWM驱动信号控制方法控制三相逆变器的脉冲宽度，从而完成对低压环形微网的控制。

进一步地，所述步骤S5具体为：

分别利用虚拟同步发电机的虚拟励磁调节和虚拟调速对所述有功无功功率进行调节。

再进一步地，所述虚拟同步发电机的数学模型表达式如下：

其中，

表示电磁电动势，

表示定子端电压，

表示定子端电流，r_a表示定子电枢电阻，j表示虚数单位，X_d表示虚拟同步发电机的同步电抗，J表示转动惯量，d表示微分符号，ω_m表示机械角速度，dt表示时间微分，T_m表示机械转矩，T_n表示电磁转矩，D表示定子阻尼系数，P_m表示机械功率,P_n表示电磁功率。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用环形结构组成一个区域的低压微网系统，并采用虚拟同步发电机控制技术对此低压环形微网进行控制，进而保证微网系统的稳定和供电质量。

(2)本发明通过虚拟同步发电机技术对低压环形微网进行控制，有效的解决了此环形微网接入大电网时产生的电压冲击、电压偏移和频率不稳定。

(3)本发明对一个微网区域内呈环形分布的用户群采用多个虚拟同步发电机进行控制和并网操作。此系统尤其适用于含分布式电源较多的独立用户群，能较好的解决该区域内的分布式电源接入利用，以及保证系统的稳定性和供电质量，并保证分布式电源和分布式负荷的即插即用。

(4)本发明利用虚拟励磁和虚拟调速控制模仿虚拟同步发电机转子运动方程，建立虚拟同步发电机本体模型，再将此模型运用到低压环形微网结构中，通过此控制结构不仅保证环形网络和大电网的功率双向流动，还能保证并网时，整个环形网络系统的电压和频率能保持稳定，以及在孤岛情况下环形微网的稳定。

(5)由于小容量分布式电源的高渗透性，这些分布式电源之间的连接呈现多种环形网络连接，因此通过虚拟同步发电机控制方法能保证各用户间的负荷共享和功率调度问题。

(6)通过本发明的环形网络能保证分布式电源的即插即用，对充电汽车等新型用电方式有很好的用处，此外，由于用户端的电压大多较低，因此通过低压环形微网能减少电压的二次降压，减少能源的浪费。

附图说明

图1为本发明中低压环形网络系统结构图。

图2为本发明中虚拟同步发电机控制结构图。

图3为本发明中的方法流程图。

图4为本发明中虚拟同步发电机的控制流程图。

图5为本实施例中单独的虚拟同步发电机仿真图。

图6为本实施例中单独运行时的三相电压仿真图。

图7为本实施例中并网时，小型环网2的一个虚拟同步发电机A相电压仿真图。

图8为本实施例中离网时，小型环网2的一个虚拟同步发电机A相电压仿真图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，包括低压母线、与所述低压母线通过变压器连接且位于所述低压母线一侧的大电网、与所述低压母线连接的储能模块以及与所述低压母线连接且位于所述低压母线另一侧的若干个低压环形微网，每个所述低压环形微网均由一一对应的分布式电源模块构成，且每个低压环形微网上均分布有多个负荷。所述变压器通过断路器与所述低压母线连接。每个所述低压环形微网中均设置有线路阻抗，其末端设置有断路器。每个所述分布式电源模块均包括虚拟同步发电机单元，所述虚拟同步发电机单元的输出端与每个所述低压环形微网连接。

本实施例中，如图1所示，基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，包括多个小型分布式电源和若干负荷，其中每个分布式电源DG通过虚拟同步机控制的小型逆变器与低压环形网络相连。具体实现操作如下：

以图1中环形网络为例时，当变压器与低压母线连接的断路器闭合，环网末端断路器闭合时：

1)此时的小型环网处于闭合状态，电路环网运行，线路上的分布式电源通过各自的虚拟同步发电机结构与环形线路相连，线路上的负荷各自运行。

2)各分布式电源的控制处于对等状态，每个虚拟同步发电机结构保证各自线路的电压和频率的稳定。

3)同时，用户的发电量不能与用电量相平衡时，环形微网系统则通过低压母线从大电网中进行功率传递，达到新的功率平衡。且虚拟同步机控制结构能对环形微网系统的无功功率进行补偿。

4)当大电网发生故障时，变压器上的断路器断开，环形电路处于独立微网运行状态；当分区内任意用户发生较大的故障时，各自的虚拟同步发电机控制结构上的断路器及时动作将此用户分离环网，以保证不会对系统产生大的影响。

以图1中环形网络为例时，当变压器与低压母线连接的断路器闭合，环网末端断路器断开时：

1)此时环网处于断开状态，各分布式电源和负荷通过虚拟同步发电机与低压母线呈径向连接。

2)每个虚拟同步发电机控制的分布式电源处于对等模式，通过径向线路相互进行功率的交流，同时，虚拟同步发电机结构保证系统电压和频率的稳定。

3)当大电网和用户的分布式电源发生故障时，各自连接的断路器断开，以减少对其他用户或大电网的影响。

以图1中环形网络为例时，当变压器与低压母线连接的断路器断开，环网末端断路器闭合时：

1)此时整个环形区域内的所有用户单元构成一个低压环形微网系统，各用户发出的电量仍然要经过虚拟同步机进行换流器、逆变器、LCL滤波器进入环形微网结构。

2)但是，此时环形微网与大电网分离，若微网内产生多余的能量则不能进入大的系统，只能通过储能单元进行储存；若微网的分布式电源的发电量不能满足用户的需求，此时只能通过储能单元进行功率补给或断开一些非关键性负荷。因此需要虚拟同步机上的控制结构进行控制，以保证各用户间的功率流动与电压稳定。

3)此时各逆变器上的虚拟同步发电机控制结构能保证整个环形微网系统的负荷共享和各用户间功率调度分配。以维持系统电压的稳定。

同时，在环形结构上，几个或多个用户可以构成一个小型环网结构，如图1中的小型环网1与小型环网2。此时的控制过程与环形网络相同，只是当变压器与低压母线连接的断路器断开，环网末端断路器也断开时，该小型环网仍然可以构成一个独立的环网进行进行，且能通过相互的虚拟同步发电机控制结构保证功率分配与电压稳定。

如图2所示，每个所述分布式电源模块包括虚拟同步发电机单元，所述虚拟同步发电机单元的输出端与所述低压母线连接，所述虚拟同步发电机单元的结构均相同，其均包括分布式电源、与所述分布式电源连接的电容C1、与所述电容C1连接的三相逆变器以及与所述三相逆变器连接的滤波器，所述滤波器与所述低压环形微网连接。

如图2所示，所述三相逆变器包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、绝缘栅双极型晶体管Q5、绝缘栅双极型晶体管Q6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及二极管D6；所述滤波器包括电感L12、电感L13、电感L14、电感L15、电感L16、电感L17、电容C2、电容C3以及电容C4，所述分布式电源的正极分别与电容C1的一端、绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极、二极管D1的负极、绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、二极管D6的负极、绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极以及二极管D5的负极连接，所述分布式电源的负极分别与电容C1的另一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极、二极管D2的正极、绝缘栅双极型晶体管Q5的发射极、二极管D3的正极、绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极以及二极管D4的正极连接，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极分别与电感L12的一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极、二极管D6的正极、二极管D3的负极以及电感L13的一端连接，绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、二极管D4的负极、二极管D5的正极以及电感L14的一端连接，电感L12的另一端分别与电感L15的一端、电容C2的一端以及电容C4的一端连接，电感L13的另一端分别与电感L16的一端、电容C2的另一端以及电容C3的一端连接，电感L14的另一端分别与电感L17的一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端连接，电感L15的另一端、电感L16的另一端以及电感L17的另一端均与低压母线连接。

本实施例中，如图2所示，两个低压母线通过变压器与大电网进行连接，同时，断路器分别连接在变压器与低压母线之间，可以构成三个如图所示的小型环形网络，且在小型环网中可以通过断路器进行解出环网操作，若干负荷和分布式电源连接在各种环网上。如图2所示，分布式电源发出的直流电与电容C1进行并联以达到稳压的作用，再通过三相逆变器进行逆变，然后对输出的电压进行LCL滤波，最后与低压环网线路相连。其中，对输出的电压电流进行测量，并将测得的数据进行虚拟同步发电机算法控制，最后将输出的信号通过PWM去控制逆变器的输入。

实施例2

如图3所示，本发明还提供了一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法，其实现方法如下：

S1、通过变压器将低压母线与大电网进行连接，并将断路器连接在变压器与低压母线之间；

S2、将若干个负荷与分布式电源连接在其对应的低压环形微网上，并将每个分布式电源通过虚拟同步机控制的三相逆变器与低压母线连接；

S3、将分布式电源发出的直流电经电容C1进行稳压处理后，再通过三相逆变器进行逆变处理，并通过滤波器对输出的电压U进行滤波处理；

S4、将输出电流I0和输出电压U作为反馈信号，并计算得到其相应的有功无功功率；

S5、利用虚拟同步发电机的控制算法对所述有功无功功率进行调节，其具体为：

分别利用虚拟同步发电机中的虚拟励磁调节和虚拟调速对所述有功无功功率进行调节；

所述虚拟同步发电机的数学模型表达式如下：

其中，

表示电磁电动势，

表示定子端电压，

表示定子端电流，r_a表示定子电枢电阻，j表示虚数单位，X_d表示虚拟同步发电机的同步电抗，J表示转动惯量，d表示微分符号，ω_m表示机械角速度，dt表示时间微分，T_m表示机械转矩，T_n表示电磁转矩，D表示定子阻尼系数，P_m表示机械功率,P_n表示电磁功率；

上式中，J(转动惯量)使三相逆变器在功率和频率过程中具有惯性，从而使虚拟同步发电机具有稳定功率和频率的作用，D(阻尼系数)使三相逆变器存在阻尼电网功率振荡的能力。

S6、根据调节后的信号利用PWM驱动信号控制方法控制三相逆变器的脉冲宽度，从而完成对低压环形微网的控制。

本实施例中，通过模拟同步发电机转子运动特性方程使该控制结构具有和同步发电机类似的外特性，从而达到控制作用。根据典型的隐极式同步发电机的二阶数学模型，在建立虚拟同步发电机模型时，对同步发电机的阻尼绕组和电磁饱和现象等不进行考虑，并且假设同步发电机的极对数为1，只考虑转动惯量和阻尼系数来模拟同步发电机的外特性，以此建立虚拟同步发电机模型。通过类比传统的同步发电机结构进行虚拟同步发电机模型的设计，得出如图4所示控制结构。通过测量逆变器输出电流I0，输出电压U作为反馈信号，并计算出相应的有功无功功率，再用于之后的虚拟调速器与虚拟励磁控制器环节中，最后将虚拟同步发电机输出的信号经过驱动信号控制逆变器的脉冲宽度，从而达到整体的控制效果。

本实施例中，如图5示，通过输出的电压电流分别反馈至虚拟励磁和虚拟调速进行控制，最后对输出的电压信号进行测量。下面以小型环网2为例进行仿真算法验证：如图5所示，首先搭建单个的虚拟同步发电机控制算法进行算法验证，运行仿真进行分析，可得到如图6所示的仿真电压结构图，由图6的结果分析可得，虚拟同步发电机能保证直流的分布式电源经过整流后得到光滑稳定的电压波形，且三相电压分别相差120度，满足三相交流电并网或独立运行的标准。再进行环形区域的算法验证，搭建小型环网2的仿真图。此时，此小型环网中各用户处于相互连接状态，对该情况进行仿真结果分析，选取一个虚拟同步发电机的A相电压进行分析，得到仿真图如图7所示。由结果图可得，该用户的电压波形能保证相对稳定，满足用户电能质量的要求。再将小型环网2中一个虚拟同步发电机控制结构断开，分析剩余用户的电压、电能质量。通过仿真分析得到图8所示仿真结果图，分析可得，剩余用户的电压较为平滑，电能质量基本满足要求。同时，对图7与图8进行对比分析可知，在进行离网后，经过0.05秒的短暂时间间隔离网成功，剩余用户电压稳定运行，离网未对系统造成大的冲击，满足要求。其余的环网运行情况和仿真结构与此小型环网运行情况相同，不再进行复述。

本发明通过以上设计，解决了如下问题：

(1)针对逆变器动态特性过大，与系统虚拟同步机动态特性不匹配，直接接入将对系统造成频率振荡的现象。因此，本发明采取一种基于对等控制模式下的虚拟同步发电机控制技术对逆变器进行控制。

(2)由于用户端电压等级较低，且环形微电网在敏感负荷的供电可靠性、分布式电源接入的灵活性等方面具有较大的优势。因此，本发明对于分布式发电较多的区域宜采用这种低压环形微网的结构。

(3)针对小容量分布式电源在进行并网操作时，由于控制策略选择的不当，会造成系统电压和频率波动。因此，本发明能通过在虚拟同步发电机上加上有功/无功管理和频率管理进行有效的控制。

(4)低压环形微电网中含有不同类型的微电源，根据微电源的不同特性、受气候条件的影响、负荷及微电源的接入、微电网结构的变化等都可能对环形微电网产生较大的影响，甚至有可能影响大电网的运行。因此，本发明采用虚拟同步发电机控制的低压环形微电网能有效的解决系统的稳定性运行。

(5)由于微电源的不同类型，各种微电源所提供的电能的差异，及各种微电源需求的投资成本，来决定各种微电源投切的时机。本发明中低压环形微电网的虚拟同步机控制策略能有效的协调各个微电源的运行，保证其效率的最大化及经济的最优化。

(6)对于分布式能源较多的小型区域，如风能和光能较多的西北和新疆等地，这些地方人烟较少，不适合进行大电网供电，因此，本发明能采用小型微网进行供电，且能通过虚拟同步发电机控制策略保证孤岛运行的电压和频率稳定。

Claims (9)

1.一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，包括低压母线、与所述低压母线通过变压器连接且位于所述低压母线一侧的大电网、与所述低压母线连接的储能模块以及与所述低压母线连接且位于所述低压母线另一侧的若干个低压环形微网，其中：

每个所述低压环形微网均由一一对应的分布式电源模块构成，且每个低压环形微网上均分布有多个负荷。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，所述变压器通过断路器与所述低压母线连接。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，每个所述低压环形微网中均设置有线路阻抗，其末端设置有断路器。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，每个所述分布式电源模块均包括虚拟同步发电机单元，其中：

所述虚拟同步发电机单元的输出端与每个所述低压环形微网连接。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，每个所述虚拟同步发电机单元的结构均相同，其均包括分布式电源、与所述分布式电源连接的电容C1、与所述电容C1连接的三相逆变器以及与所述三相逆变器连接的滤波器，其中，所述滤波器与所述低压环形微网连接。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制系统，其特征在于，所述三相逆变器包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、绝缘栅双极型晶体管Q5、绝缘栅双极型晶体管Q6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5以及二极管D6；

所述滤波器包括电感L12、电感L13、电感L14、电感L15、电感L16、电感L17、电容C2、电容C3以及电容C4，其中：

所述分布式电源的正极分别与电容C1的一端、绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极、二极管D1的负极、绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、二极管D6的负极、绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极以及二极管D5的负极连接，所述分布式电源的负极分别与电容C1的另一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极、二极管D2的正极、绝缘栅双极型晶体管Q5的发射极、二极管D3的正极、绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极以及二极管D4的正极连接，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极分别与电感L12的一端、绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极、二极管D6的正极、二极管D3的负极以及电感L13的一端连接，绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极分别与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极、二极管D4的负极、二极管D5的正极以及电感L14的一端连接，电感L12的另一端分别与电感L15的一端、电容C2的一端以及电容C4的一端连接，电感L13的另一端分别与电感L16的一端、电容C2的另一端以及电容C3的一端连接，电感L14的另一端分别与电感L17的一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端连接，电感L15的另一端、电感L16的另一端以及电感L17的另一端均与低压母线连接。

7.一种基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过变压器将低压母线与大电网进行连接，并将断路器连接在变压器与低压母线之间；

S2、将若干个负荷与分布式电源连接在其对应的低压环形微网上，并将每个分布式电源通过虚拟同步发电机控制的三相逆变器与低压母线连接；

S3、将分布式电源发出的直流电经电容C1进行稳压处理后，再通过三相逆变器进行逆变处理，并通过滤波器对输出的电压U进行滤波处理；

S4、将输出电流I0和输出电压U作为反馈信号，并计算得到其相应的有功无功功率；

S5、利用虚拟同步发电机的控制算法对所述有功无功功率进行调节；

S6、根据调节后的信号利用PWM驱动信号控制方法控制三相逆变器的脉冲宽度，从而完成对低压环形微网的控制。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：

分别利用虚拟同步发电机的虚拟励磁调节和虚拟调速对所述有功无功功率进行调节。

9.根据权利要求7所述的基于虚拟同步发电机的低压环形微网控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的数学模型表达式如下：

其中，

表示电磁电动势，

表示定子端电压，

表示定子端电流，r_a表示定子电枢电阻，j表示虚数单位，X_d表示虚拟同步发电机的同步电抗，J表示转动惯量，d表示微分符号，ω_m表示机械角速度，dt表示时间微分，T_m表示机械转矩，T_n表示电磁转矩，D表示定子阻尼系数，P_m表示机械功率,P_n表示电磁功率。

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