CN111900762B - 一种自适应vsg微电网逆变器控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节；本公开根据频率的偏移量和频率变化率以及预先设定的条件来选取惯性和阻尼系数，对于不同的工况可以增大或减小虚拟惯性系数，而在系统稳定范围内惯性系数不变，同时通过指数函数来控制虚拟阻尼系数的变化，增强了系统的频率稳定性。

Description

一种自适应VSG微电网逆变器控制方法及系统

技术领域

本公开涉及VSG微电网逆变器控制技术领域，特别涉及一种自适应VSG微电网逆变器控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

微电网接口逆变器作为分布式电源与本地负荷连接的纽带，其性能对整个微电网起着至关重要的作用，而由于电力电子器件本身不具备“惯性”与“阻尼”等特性，当分布式电源的渗透率较高时，会对系统的性能造成一定的影响；与此同时，不同工况下对接口逆变器的要求也会有差别，这都增加了逆变器自主运行与“即插即用”的难度。针对以上问题，学者们引入了同步发电机的工作机理，通过改进控制算法，将接口逆变器等效成虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)，赋予逆变器与同步发电机(SynchronousGenerator，SG)类似的工作特性和更具协调的兼容性。

本公开发明人发现，多位研究人员相继提出了多种虚拟同步机的实现方法。鉴于微电网逆变器控制系统对于灵活性与可靠性的要求，虚拟同步机控制在维持微电网系统频率稳定性方面得到了广泛应用，多种先进的虚拟同步机控制策略也陆续被提出：有研究人员提出了一种通过频率变化率和频率的偏移方向来获得虚拟惯性系数的自适应VSG控制策略，但频率偏移量的作用在应用过程中受到了限制。有研究人员采用了一种基于神经网络的自适应惯量控制方法，利用神经网络的学习能力在线调整VSG的参数。有研究人员则基于频率的偏移量采用了自适应阻尼的控制方法。为了适应不同工况下的需求，有研究人员通过设定频率变化率数值的上下阈值适当增大或者减小虚拟惯性系数，但均未将虚拟阻尼对频率偏差的影响考虑其中。有研究人员根据不同的判别条件，将虚拟惯性和虚拟阻尼系数设定为变化的参数来改善系统的性能，但其均将频率和其变化率分开应用到自适应参数的取值中。有研究人员将最优控制的思想引入到VSG的控制策略中，由于需要对变量进行迭代，随之带来的是较大的运算量。有研究人员引入了频率的变化量和变化率的乘积作为控制量，并将其运用到两个参数的取值公式中。类似的，有研究人员对两个虚拟参数联合控制，但未将频率的变化率引入到参数取值当中。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制方法及系统，根据频率的偏移量和频率变化率以及预先设定的条件来选取惯性和阻尼系数，对于不同的工况可以增大或减小虚拟惯性系数，而在系统稳定范围内惯性系数不变，同时通过指数函数来控制虚拟阻尼系数的变化，增强了系统的频率稳定性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制方法。

一种自适应VSG微电网逆变器控制方法，包括以下步骤：

获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

本公开第二方面提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制系统。

一种自适应VSG微电网逆变器控制系统，包括：

数据获取模块，被配置为：获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

自适应虚拟惯性系数计算模块，被配置为：根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

自适应阻尼系数计算模块，被配置为：根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

控制模块，被配置为：根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤。

本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，根据频率的偏移量和频率变化率以及预先设定的条件来选取惯性和阻尼系数，对于不同的工况可以增大或减小虚拟惯性系数，而在系统稳定范围内惯性系数不变，同时通过指数函数来控制虚拟阻尼系数的变化，增强了系统的频率稳定性。

2、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，通过设定与频率在一定时间内的变化量相比较的第一阈值，以及与频率的偏移量相比较的第二阈值，第一阈值和第二阈值的协同作用确保了虚拟惯性系数只会在系统不同稳态之间的过渡过程中才会自适应发生变化，从而消除了系统在正常运行或经大扰动时过渡到另一稳态后受到小扰动以及测量误差等原因造成虚拟惯性系数的变化。

3、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，通过设定第一系数大于零，第二系数、第三系数和第四系数均小于零，使得在设定好阈值的前提下，虚拟惯性系数随着频率偏移量绝对值的增减而增减，同时保证了受到扰动时初期角速度的变化较为明显，增加了调节速度。

4、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，针对微电网接口逆变器缺少物理“惯性”和“阻尼”而导致离网状态下抗干扰能力弱、电能质量差及可靠性低等问题，将频率偏差及频率变化率等因素加入到虚拟参数的取值条件当中，可以达到在不同工况下灵活控制、改善系统动态性能的效果，为微电网安全稳定运行提供了重要保障。

5、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，具有较高的灵活性，将两个自适应参数协同使用能够改善系统的频率稳定性，另外，也可以单独使用某个自适应参数来应对不同工况下对频率的特定需求。

6、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，综合考虑频率偏移量和频率变化率对接口逆变器虚拟参数的影响，控制系统自适应调整不同运行工况的“惯性”与“阻尼”参数，有效提升了微电网频率稳定性.

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1提供的微电网逆变器与VSG的等效关系对应图。

图2为本公开实施例1提供的VSG控制框图。

图3为本公开实施例1提供的离网状态下惯性系数不同取值时系统频率变化特性曲线。

图4为本公开实施例1提供的离并网状态下阻尼系数不同取值时系统频率变化特性曲线。

图5为本公开实施例1提供的受到扰动时角速度偏差与角速度变化率对应图。

图6为本公开实施例1提供的VSG控制的f波形图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

本公开实施例1提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制方法，包括以下步骤：

获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

详细的，包括以下内容：

S1：VSG的基本原理

根据同步发电机的定子电气方程，不考虑其内部电与磁之间的关系，为了简化计算，采用同步发电机的二阶方程进行分析。根据电磁感应定律，三相定子输出侧的电压为：

将微电网接口逆变器输出回路的整体结构类比为SG，图1直观地表明了各个部分的等效关系：新能源发电部分对应着原动机M，逆变器输出电压u_XO对应为SG的激磁电势，电路的阻抗R和L对应着电枢电阻和同步电抗，负荷处的相电压u_al、u_bl、u_cl和电流i_a、i_b、i_c对应为SG的定子输出侧电压和定子相电流。

对于有功-频率控制部分，VSG控制是将微电网逆变器中的各个系统量引入到转子运动方程中，通过对功率部分进行相应控制，实现SG特性的相关模拟。

在忽略系统铜耗和铁耗，考虑阻尼的情况下，通过类比可以得到虚拟同步发电机的转子运动方程为：

式中的各个参数均为虚拟同步机控制的参数：J代表虚拟惯性系数，D代表虚拟阻尼系数，ω和ω_ref分别代表逆变器输出电能的实际角速度和额定角速度，

为电角度，P_m为虚拟机械功率，其值可以由原动机的有功-频率下垂方程公式(4)获得，逆变器的输出功率对应着虚拟电磁功率P_e，两部分功率与额定角速度的商分别对应着虚拟机械转矩T_m和虚拟电磁转矩T_e，虚拟阻尼与角速度偏差Δω的乘积代表虚拟阻尼转矩。

将公式(2)等号两端分别与额定角速度ω_ref相乘并移相可以得到各部分功率的表达式(5)，P_J和P_D分别为虚拟惯性功率和虚拟阻尼功率。

在无功-电压部分，VSG的实现是通过对SG的励磁环节进行简化：引入无功功率和电压偏差部分，忽略励磁电流的影响，结合SG的调压特性，得到无功-电压控制的方程为：

其中，E为电压控制部分的幅值，Q_ref和Q分别为无功功率参考值和无功功率实际值，U_ref和U分别为输出电压参考值与输出电压的计算值，u_d与u_q为三相输出电压经过Park变换后在dq坐标系下的电压值，n为无功功率增益，k_E为积分系数。

根据公式(2)～公式(6)可以看出，调速器部分的下垂特性通过VSG的有功-频率环节来实现，VSG的无功-电压环节模拟了SG在励磁调节方面的特性，表征了无功功率和电压之间的关系。

根据上述分析，VSG控制是通过把下垂控制和SG的转子运动方程相结合来赋予微电网逆变器“惯性”和“阻尼”等特性。

三相逆变器输出功率为：

基于VSG控制策略的微电网逆变器控制框图，如图2所示。

将公式(3)获得的电角度

和通过公式(6)获得的电压幅值E结合便可以得到控制部分所需的电压信号，由公式(9)表示：

S2：离网时虚拟系数对系统频率的影响

离网运行时，微电网要作为电压源为各类负荷供电，所以其输出的电能要在频率方面满足相应负荷的要求。虽然缺少了大电网的支撑，但VSG控制可以为微电网提供“惯性”和“阻尼”等特性，本实施例中将对各个虚拟系数在离网系统中对频率的影响展开分析。

S2.1：虚拟惯性系数J对系统的影响

离网系统在稳态运行时突然受到干扰后，虚拟电磁转矩会发生突变，这种情况下会产生一个转矩的差值，这个差值表现为虚拟惯性系数与角速度变化率的乘积。此时由于系统角速度不能突变且其数值的变化较为缓慢，所以公式(2)可以近似简化为：

图3为只有J不同且J固定时，系统负荷突然增大时的频率特性曲线。

由图3可以看到频率随负荷增加而下降，这也对应着一次调频的特性。结合公式(5)和(10)可知在转矩差不变的前提下，虚拟惯性功率起着能量缓冲的作用，转速(频率)的变化速度与惯性系数的大小成反比：在一定的范围内，随着虚拟惯性系数J的增加，角速度的变化率会减小，即系统遭受到干扰时，频率的改变更缓慢；虚拟惯性系数J越小，角速度变化得越快，即系统遭受到干扰时，频率的改变更迅速。

S2.2：虚拟阻尼系数D对系统的影响

为方便研究阻尼环节在系统频率稳定性中的作用，分析转矩方程时，忽略下垂系数m对虚拟机械转矩产生的影响，将公式(2)移项后变为公式(11)：

图4为在其他条件相同时，系统投入负荷后，虚拟阻尼系数D取不同值时对转速(频率)变化的影响。

在系统遭受到比较大的扰动时，根据公式(11)可知，频率差值与虚拟阻尼系数的乘积会叠加在转矩公式中，在ΔT_D一定时，系统在扰动结束后频率达到稳态时的偏移量与阻尼系数D成反比，因此可以通过控制D来调整受到大扰动后系统频率的偏移值。

由上述分析可知，虚拟惯性系数J主要影响系统在受到大扰动时的动态特性，虚拟阻尼系数D主要影响系统受到大扰动后的频率偏移量。

S3：离网状态下的自适应VSG控制

VSG控制策略的应用弥补了微电网离网运行时系统缺少“惯性”和“阻尼”等特性的不足。作为控制策略来说，虽然VSG控制在一些特性上与同步发电机不能完全相提并论，但其也具备着同步发电机无法体现的优势，控制策略中的虚拟惯性系数J和虚拟阻尼系数D并不是固定的系统参数，其数值大小可以根据需要来改变，因此可以将系统运行时的诸多参数引入，来控制这两个虚拟参数的变化，从而达到“自适应”的效果，满足各类工况的需求。

首先对系统的虚拟惯性系数J进行分析，图5为固定惯性系数和阻尼系数下角速度偏差与其变化率的对应图。

t₁时，系统受到外界干扰造成dω/dt突变为某一正值，角速度随之增大从而导致角速度偏差的出现(①状态)，当dω/dt数值变为负值时，偏差会减小(②状态)，当偏差为0时，若dω/dt仍小于0，角速度会继续减小以致偏差为负值(③状态)，dω/dt上升到0时，角速度会达到最小值，随后随着dω/dt的上升向给定值方向变化(④状态)，状态⑤⑥⑦⑧与状态①②③④类似，直至dω/dt稳定为0时为止。图5中角速度在每个区间内变化的峰值分别对应着dω/dt的过零时刻(t₂、t₃、t₄、t₅)。

根据系统在受到扰动时角速度的变化率和偏差的情况，可以将其角速度的状态总结为表1。

表1：角速度状态与其偏差和变化率的对应关系表

由表1可知，对于状态①③(⑤⑦)，角速度偏离给定值，即|Δω|处于逐渐增大状态，对于状态②④(⑥⑧)，角速度靠近给定值，即|Δω|处于逐渐减小状态。为保证系统的稳定，通常在角速度偏离给定值时，让J大一些，从而在系统受到冲击时，利用虚拟功率进行缓冲，降低角速度的偏离速度，而在|Δω|减小时，为了加快系统的响应速度，使角速度迅速地回归到给定值附近，则可以让J小一些。

经过分析得出虚拟惯性系数J和虚拟阻尼系数D同号时系统才能够保持稳定，而公式(2)中的阻尼系数为正值，于是采用正惯性系数，即J_min>0，为充分利用逆变器的输出容量，J_max的值可以通过公式(12)获得：

另一方面，根据同步发电机的机电特性，系统的惯性时间常数T_j与惯性系数、额定角速度和系统额定容量S_N的关系为：

自适应惯性系数J在取值时，应该考虑到角速度的状态，包括角速度的偏移值和角速度变化率等方面的因素，同时为了减小算法的复杂性，在系统稳态时如果受到小干扰，还要尽可能地减少虚拟惯性系数的频繁变化。

基于上述分析，将频率偏移量Δω和变化率dω/dt均引入到分段函数的取值方法和判别条件中，并增设规定时间Δt内频率的变化量作为判断标准，得到自适应虚拟惯性系数的取值公式(14)。

其中：

ε_i(i＝1,2)为J自适应变化时设定的阈值且均大于0，其中：

ε₁与频率在一定时间内的变化量相比较，ε₂与频率的偏移量相比较，ε₁和ε₂协同作用确保了J只会在系统不同稳态之间的过渡过程中才会自适应发生变化，从而消除了系统在正常运行或经大扰动时过渡到另一稳态后受到小扰动以及测量误差等原因造成J的变化。

k_i(i＝1,2,3,4)为调节系数，其中：

在设定好阈值的前提下，为保证J随着|Δω|的增减而增减，令k₁>0，k₃<0；为了保证受到扰动初期角速度的变化较为明显，从而增加调节速度，设定k₂<0，k₄<0。

根据电力系统中SG的功角变化曲线可知，负荷功率变化时，从保证系统稳定的角度考虑，其功角δ不宜变化过大，即要保证尽可能地减少角速度的偏差，故所设计的D参数也遵循此原则，即在允许范围内，当频率波动时，适当增加阻尼系数的取值来降低频率的偏移量。

当系统稳态(dω/dt＝0)时，联立公式(2)和(4)可得：

用σ％来表示频率偏移百分比，下垂系数m取值不变时，VSG控制中的阻尼系数取值公式为：

在设定自适应D时，通过指数函数的形式同时对D不做分段函数处理，一方面保证任意时刻D≥D₀，另一方面可以让D的变化是连续的。在此基础上，与虚拟惯性系数取值类似，仍然要涉及角速度的变化量和角速度的变化率两方面的因素，由前面的分析可知，转矩的数值一定时，D与角速度偏差的乘积成反比，所以将其引入来调整频率偏移量的大小，通过频率变化率的作用来保证在受到扰动初期阻尼系数的增加。

基于上述分析，将自适应阻尼系数设定为：

公式(17)中调节系数k₅>0，k₆>0且k₅＞＞k₆，考虑到不同工况下系统对于频率波动范围的限制，可以通过公式(16)来获得阻尼系数的最大值与最小值。

S4：仿真分析

在Matlab/Simulink搭建微电网三电平逆变器的模型，对自适应VSG控制策略进行离网状态下的仿真，表2列出了各部分参数及其相应的取值。

表2：仿真参数表

在应用中可根据需要来对各个虚拟参数的取值进行设置，在本实施例中将系统惯性时间常数T_j设置为0.2s，将频率偏移百分比σ％最大值设置为2％，同时设定其最小值不低于1％，下垂系数m设置为1/4000，基于上面的分析和所给的仿真参数，在J与D协同控制的情况下，代入公式(14)和公式(17)可得：

其中：

系统接入10kW负荷，在t＝0时启动运行，在t＝0.3s和t＝0.6s时分别投入1kW的负荷，在t＝1.0s和t＝1.2s时再分别将负荷切除，图6为上述工况下分别使用固定参数、单独J或D自适应和J与D同时自适应的VSG控制下的频率波形对比图。

由图6中的(a)和(d)可以看出，在系统经历负荷投切导致频率变化时，使用自适应参数的VSG控制策略能够通过调整虚拟惯性系数来增加或减缓频率的变化速度，从而应对不同工况对频率稳定性的要求，且频率的偏移量越大时，所设定的惯性系数的作用就越明显；由图6中的(b)和(c)可知，在系统负荷投入或切除后频率趋于稳定的每一小段时间内，通过自适应阻尼系数的增大会使频率的偏移值减小，由于所采用的自适应阻尼系数的取值与频率偏移量存在着指数函数的关系，因此在依次投入相同负荷时，与固定阻尼系数形成的固定频率偏移量不同，在阻尼系数未达到设定的最大值之前，其偏移量的值表现为越来越小。

由图6中的(c)和(d)可知，在使用自适应J与D协同控制时，系统频率偏离正常值时的变化率得到抑制，而在恢复到正常值时的响应速度加快，同时由于自适应阻尼系数的存在，保证频率的偏移值在设定的范围内。

在系统稳态时或系统频率接近正常值时，J为固定的常数，负荷刚投入时，在系统频率并未达到设定的频率偏移量之前，J不发生变化，经过ΔT的延时后，当系统频率出现一定的变化时，J才开始变化，且此时为了体现出偏移量的变化，J会先减小，然后再增大，而频率到了接近稳态的值时，J恢复到正常值不再变化，在不同工况下，J可根据系统的需要在初始值基础上增大或者减小从而来控制频率的变化速度，达到自适应调节的效果。

D在f偏离正常值时就会增大，在f变化初期，D会依赖于频率的变化率而变化，所以在开始的时间段内其变化的速度会明显大于后期，而经过短暂的调节时间后，在频率缓慢变化的过程中，D会依赖于频率的偏移量缓慢地连续变化，在过渡到新的稳态后，其稳定值与此时系统频率的偏移量有关。

综上，本实施例所述的自适应VSG控制策略在改善系统频率变化率和频率偏移量方面的作用均能得到体现。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种自适应VSG微电网逆变器控制系统，包括：

数据获取模块，被配置为：获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

自适应虚拟惯性系数计算模块，被配置为：根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

自适应阻尼系数计算模块，被配置为：根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

控制模块，被配置为：根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

所述系统的工作方法与实施例1提供的自适应VSG微电网逆变器控制方法相同，这里不再赘述。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤，所述步骤为：

获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

详细步骤与实施例1提供的自适应VSG微电网逆变器控制方法相同，这里不再赘述。

实施例4

本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤，所述步骤为：

获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节。

详细步骤与实施例1提供的自适应VSG微电网逆变器控制方法相同，这里不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自适应VSG微电网逆变器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节；

其中，所述自适应阻尼系数为原阻尼系数与e的y次方的乘积，其中y为角速度变化量的绝对值与第五系数的乘积和第六系数与频率变化率的绝对值的乘积的加和；

自适应虚拟惯性系数的取值公式为：

其中，

ε_i， i＝1,2， 为J自适应变化时设定的阈值且均大于0，k_i， i＝1,2,3,4， 为调节系数，k₁＞0,k₂＜0,k₃＜0,k₄＜0，J为自适应虚拟惯性系数，Δω为频率偏移量，dω/dt为频率变化率；

自适应阻尼系数设定为：

其中，D为自适应阻尼系数，调节系数k₅＞0，k₆＞0且k₅＞＞k₆，ω为逆变器输出电能的实际角速度，考虑到不同工况下系统对于频率波动范围的限制，可以通过阻尼系数取值公式来获得阻尼系数的最大值与最小值，

阻尼系数取值公式为：

其中，σ％为频率偏移百分比，m为下垂系数。

2.一种自适应VSG微电网逆变器控制系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，被配置为：获取VSG微电网逆变器的运行状态数据；

自适应虚拟惯性系数计算模块，被配置为：根据获取的运行状态数据，得到频率偏移量、频率变化率和预设时间内的频率变化量，进而得到自适应虚拟惯性系数；

自适应阻尼系数计算模块，被配置为：根据得到的频率偏移量和频率变化率得到自适应阻尼系数；

控制模块，被配置为：根据得到的自适应虚拟惯性系数和自适应阻尼系数进行电角度调节；

其中，所述自适应阻尼系数为原阻尼系数与e的y次方的乘积，其中y为角速度变化量的绝对值与第五系数的乘积和第六系数与频率变化率的绝对值的乘积的加和；

自适应虚拟惯性系数的取值公式为：

其中，

ε_i， i＝1,2， 为J自适应变化时设定的阈值且均大于0，k_i， i＝1,2,3,4， 为调节系数，k₁＞0,k₂＜0,k₃＜0,k₄＜0，J为自适应虚拟惯性系数，Δω为频率偏移量，dω/dt为频率变化率；

自适应阻尼系数设定为：

其中，D为自适应阻尼系数，调节系数k₅＞0，k₆＞0且k₅＞＞k₆，ω为逆变器输出电能的实际角速度，考虑到不同工况下系统对于频率波动范围的限制，可以通过阻尼系数取值公式来获得阻尼系数的最大值与最小值，

阻尼系数取值公式为：

其中，σ％为频率偏移百分比，m为下垂系数。

3.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤。

4.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述的自适应VSG微电网逆变器控制方法中的步骤。

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