CN112636369B - 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法 - Google Patents

一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112636369B
CN112636369B CN202011637539.XA CN202011637539A CN112636369B CN 112636369 B CN112636369 B CN 112636369B CN 202011637539 A CN202011637539 A CN 202011637539A CN 112636369 B CN112636369 B CN 112636369B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
inverter power
angular frequency
inverter
transient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011637539.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112636369A (zh
Inventor
徐敏
谈赢杰
李晨
喻磊
雷金勇
袁智勇
胡巨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China South Power Grid International Co ltd
China Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
China South Power Grid International Co ltd
China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China South Power Grid International Co ltd, China Southern Power Grid Co Ltd filed Critical China South Power Grid International Co ltd
Priority to CN202011637539.XA priority Critical patent/CN112636369B/zh
Publication of CN112636369A publication Critical patent/CN112636369A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112636369B publication Critical patent/CN112636369B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本申请公开了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法，通过角频率检测器获取柴油发电机组的输出角频率，逆变电源控制器根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率计算暂态互阻尼，将暂态阻尼引入到基于虚拟同步算法的逆变电源控制器的控制环节，从而加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制柴油发电机组和逆变电源输出功率和频率的振荡现象；同时对逆变电源的输出电压和电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，改变逆变电源的等效输出阻抗，使得逆变电源与柴油发电机的转动惯量和输出阻抗匹配，从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。从而减少了现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。

Description

一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法。
背景技术
由于偏远山区的供电网络存在建设成本高、维护难，含多种分布式电源的微电网为其可靠电力供应提供了有效解决途径。分布式电源大多通过逆变器接入电网，而逆变器均为静止设备，没有机械惯性，等效输出阻抗小，响应速度极快；而在同时含有柴油发电机(Diesel Generator Source,DGS)等旋转电机接口型微源的微电网中，相对逆变器接口型微源而言，柴油发电机的惯性、输出阻抗较大，响应速度较慢，且调节过程中存在机械执行环节。当二者并联运行发生负荷扰动时，逆变器接口型电源易发生瞬时功率越限的现象，威胁其安全稳定运行，因此有必要对含逆变器接口型分布式电源和电机接口型柴油发电机的并联系统进行协调控制，进而改善并联系统的暂态运行性能。
目前，逆变电源的虚拟同步控制算法(Virtual Synchronous Generator,VSG)通过模拟同步发电机的惯性、一次调频和一次调压等外特性，极大的改善了逆变器的动态性能，增强了逆变器的抗扰动能力，且作为一种电压源型控制方法，当柴油发电机因检修或故障退出运行时，仍可独立为负载进行供电。但是，由于虚拟同步控制逆变电源未对同步发电机进行完全的等效，且由于惯性的存在，在与柴油发电机同时运行时，负荷波动会使得逆变电源和柴油发电机之间出现功率、频率振荡的暂态现象；并且由于输出阻抗、惯性的差异，虚拟同步控制逆变电源易在瞬时产生较大输出功率过冲，严重时可致使保护装置误动作，使得逆变电源退出运行。
因此，提供一种虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的暂态功率协调控制方法是亟待解决的。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法，用于减少现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，所述系统包括：
逆变电源、柴油发电机组、角频率检测器、逆变电源控制器；所述逆变电源控制器包括：信号采集模块、暂态互阻尼计算模块和虚拟阻抗计算模块；
所述逆变电源与所述柴油发电机组均接入电网中的交流母线；所述角频率检测器的一端与所述柴油发电机组电流电连接，所述角频率检测器的另一端与所述逆变电源控制器的一端通信连接；所述逆变电源控制器的另一端与所述逆变电源电连接；
所述信号采集模块用于：采集所述逆变电源的输出角频率、所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗；
所述角频率检测器用于：采集所述柴油发电机组的输出角频率，并将所述输出角频率发送到所述逆变电源控制器；
所述暂态互阻尼计算模块用于：将所述柴油发电机组的输出角频率与所述逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼；
所述虚拟阻抗计算模块用于：基于虚拟阻抗计算公式，根据所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗；
所述逆变电源控制器用于：分别对所述逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入所述虚拟阻抗；再通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新。
可选地，所述逆变电源控制器，还包括：逆变电源输出角频率更新模块；
所述逆变电源输出角频率更新模块用于：将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率。
可选地，所述逆变电源控制器，还包括：EPWM更新模块；
所述EPWM更新模块用于：根据更新后得到的所述逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
可选地，所述逆变电源输出角频率计算公式为：
Figure BDA0002877045570000031
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为所述逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为所述逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为所述柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的所述逆变电源输出角频率，Jvsg为所述逆变电源的虚拟转动惯量。
可选地，所述虚拟阻抗计算公式为：
Figure BDA0002877045570000032
式中，Xvs为所述虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为所述逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为所述逆变电源的额定容量，Xfilt为所述逆变电源的滤波阻抗，Xline1为所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
本申请第二方面提供一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，应用于第一方面提供的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，所述方法包括：
信号采集模块采集逆变电源的输出角频率、所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗；
角频率检测器采集柴油发电机组的输出角频率，并将所述输出角频率发送到逆变电源控制器；
暂态互阻尼计算模块将所述柴油发电机组的输出角频率与所述逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼；
虚拟阻抗计算模块基于虚拟阻抗计算公式，根据所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗；
逆变电源控制器分别对所述逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入所述虚拟阻抗；再通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新。
可选地，所述通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新，之后还包括：
将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率。
可选地，所述将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率，之后还包括：
根据更新后得到的所述逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
可选地，所述逆变电源输出角频率计算公式为：
Figure BDA0002877045570000041
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为所述逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为所述逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为所述柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的所述逆变电源输出角频率，Jvsg为所述逆变电源的虚拟转动惯量。
可选地，所述虚拟阻抗计算公式为：
Figure BDA0002877045570000042
式中，Xvs为所述虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为所述逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为所述逆变电源的额定容量，Xfilt为所述逆变电源的滤波阻抗，Xline1为所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，通过角频率检测器获取柴油发电机组的输出角频率，逆变电源控制器根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率计算暂态互阻尼，将暂态阻尼引入到基于虚拟同步算法的逆变电源控制器的控制环节，从而加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制柴油发电机组和逆变电源输出功率和频率的振荡现象；同时对逆变电源的输出电压和电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，改变逆变电源的等效输出阻抗，使得逆变电源与柴油发电机的转动惯量和输出阻抗匹配，从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。从而减少了现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统的实施例的系统架构图；
图2为本申请实施例中提供的加入暂态互阻尼和虚拟阻抗的改进虚拟同步控制算法框图；
图3为本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法的实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制的实施例系统的系统架构图。
本申请实施例提供农的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统的实施例，包括：逆变电源、柴油发电机组、角频率检测器、逆变电源控制器；逆变电源控制器包括：信号采集模块、暂态互阻尼计算模块和虚拟阻抗计算模块。
逆变电源与柴油发电机组均接入电网中的交流母线；角频率检测器的一端与柴油发电机组电流电连接，角频率检测器的另一端与逆变电源控制器的一端通信连接；逆变电源控制器的另一端与逆变电源电连接。
需要说明的是，本申请基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制的实施例系统，在逆变电源与柴油发电机组并联运行的电网中，通过在柴油发电机组侧设置角频率检测器，用于采集柴油发电机组的输出角频率，并将采集柴油发电机组的输出角频率发送到逆变电源控制器中，该逆变电源控制器为基于虚拟同步控制的控制器。根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率得到暂态互阻尼，从而通过暂态互阻尼对逆变电源控制器的控制环节进行补偿可加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制二者输出功率和频率的振荡现象。
同时本申请的逆变电源控制器中还包括信号采集模块，采集用于计算虚拟阻抗所需的信号，通过引入虚拟阻抗改变逆变电源控制器的输出阻抗，使得逆变电源与柴油发动机组的转动惯量和输出阻抗匹配从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。
对于逆变电源控制器引入的虚拟阻抗和暂态互阻尼的具体过程的描述，请参见下述中对于引入暂态互阻尼和虚拟阻抗的原理分析。
信号采集模块用于：采集逆变电源的输出角频率、逆变电源的滤波阻抗、逆变电源同步发电机的暂态电抗、逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗。
角频率检测器用于：采集柴油发电机组的输出角频率，并将输出角频率发送到逆变电源控制器。
暂态互阻尼计算模块用于：将柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼。
虚拟阻抗计算模块用于：基于虚拟阻抗计算公式，根据逆变电源的滤波阻抗、逆变电源同步发电机的暂态电抗、逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗。
需要说明的是，虚拟阻抗计算公式为申请人基于现有的虚拟同步控制方法进行分析得到的，具体的分析过程请见下述原理分析。
其中，虚拟阻抗计算公式为：
Figure BDA0002877045570000061
式中，Xvs为所述虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为所述逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为所述逆变电源的额定容量，Xfilt为所述逆变电源的滤波阻抗，Xline1为所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
逆变电源控制器用于：分别对逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入虚拟阻抗；再通过在控制环节引入暂态互阻尼对逆变电源的输出角频率进行更新。
本申请基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，通过角频率检测器获取柴油发电机组的输出角频率，逆变电源控制器根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率计算暂态互阻尼，将暂态阻尼引入到基于虚拟同步算法的逆变电源控制器的控制环节，从而加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制柴油发电机组和逆变电源输出功率和频率的振荡现象；同时对逆变电源的输出电压和电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，改变逆变电源的等效输出阻抗，使得逆变电源与柴油发电机的转动惯量和输出阻抗匹配，从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。从而减少了现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。
进一步地，逆变电源控制器，还包括：逆变电源输出角频率更新模块；逆变电源输出角频率更新模块用于：将暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的逆变电源输出角频率。
需要说明的是，在引入暂态互阻尼之后，逆变电源的输出角频率也会随之变化，因此需要对逆变电源输出角频率进行更新。具体的，申请人通过分析推理得到逆变电源输出角频率计算公式，通过公式计算更新后的逆变电源输出角频率。
其中，逆变电源输出角频率计算公式为：
Figure BDA0002877045570000071
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的逆变电源输出角频率，Jvsg为逆变电源的虚拟转动惯量。
进一步地，逆变电源控制器，还包括：EPWM更新模块；EPWM更新模块用于：根据更新后得到的逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
需要说明的是，通过上述描述可以知道，本申请逆变电源采用改进的虚拟同步控制算法，具体是在传统虚拟同步控制策略的基础上增加暂态互阻尼控制和虚拟阻抗控制，优化负荷扰动过程中柴油发电机和逆变电源的暂态功率输出情况。进一步地，还需要通过改进算法进行PWM波的调制，生成各开关管对应的PWM控制信号。因此需要对EPWM的占空比进行更新，具体的修改EPWM发波子程序中的调制信号变量值，即可实现对VSG的虚拟阻抗及暂态互阻尼控制。
以下为本申请在逆变电源控制器的控制环节引入暂态互阻尼和虚拟阻抗的原理分析。
请参阅图2，图2为本申请实施例中提供的加入暂态互阻尼和虚拟阻抗的改进虚拟同步控制算法框图。
(1)引入暂态互阻尼的原理分析：
传统虚拟同步控制方法最重要的一个特点便是模拟了传统同步发电机的转子运动过程，其模拟的二阶同步发电机转子运动方程为：
Figure BDA0002877045570000081
式中，Dp为下垂反馈系数，J为虚拟转动惯量，Tm和Te分别为输入转矩和电磁转矩，ωvsg为逆变电源的输出角频率。
在引入暂态互阻尼控制环节进行改进后，其运动方程变为：
Figure BDA0002877045570000082
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为所述逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为所述逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为所述柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的所述逆变电源输出角频率，Jvsg为所述逆变电源的虚拟转动惯量。
可以理解的是，只有当系统处于暂态过程时，暂态互阻尼项：Ddm(ωvsg-ωdgs)才起作用，而系统稳定运行时，逆变电源和柴油发电机的角频率相等，方程中的暂态互阻尼项为0。因此，所加入的暂态互阻尼环节只对暂态过程起作用，不会影响稳态下系统的运行。
(2)引入虚拟阻抗的原理分析：
虚拟阻抗的大小可通过柴油发电机容量Sn、惯性时间常数H以及逆变电源控制虚拟惯量J和输出阻抗进行计算。
对于柴油发电机组而言，其转动惯量可表示为：
Figure BDA0002877045570000091
式中H为惯性时间常数，用来衡量不同功率等级同步发电机的惯性，取值范围通常为1s至10s，Sn为柴油发电机容量。考虑逆变电源和柴油发电机组的惯量相匹配时，有：
Figure BDA0002877045570000092
结合阻抗对逆变电源等效输出阻抗的改变，可得机组转动惯量与机组容量相互匹配时，使得瞬时负荷均分的外部条件为：
Figure BDA0002877045570000093
进行变换得到：
Figure BDA0002877045570000094
式中，Xvs为虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为逆变电源的额定容量，Xfilt为逆变电源的滤波阻抗，Xline1为逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
以下为本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法的实施例。
请参阅图3，本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法的实施例的流程示意图。
本申请实施例中提供的一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法的实施例，包括：
步骤201、信号采集模块采集逆变电源的输出角频率、逆变电源的滤波阻抗、逆变电源同步发电机的暂态电抗、逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗。
步骤202、角频率检测器采集柴油发电机组的输出角频率，并将输出角频率发送到逆变电源控制器。
步骤203、暂态互阻尼计算模块将柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼。
步骤204、虚拟阻抗计算模块基于虚拟阻抗计算公式，根据逆变电源的滤波阻抗、逆变电源同步发电机的暂态电抗、逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗。
步骤205、逆变电源控制器分别对逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，再通过在控制环节引入暂态互阻尼对逆变电源的输出角频率进行更新。
步骤206、将暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的逆变电源输出角频率。
步骤207、根据更新后得到的逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
本申请基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，通过角频率检测器获取柴油发电机组的输出角频率，逆变电源控制器根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率计算暂态互阻尼，将暂态阻尼引入到基于虚拟同步算法的逆变电源控制器的控制环节，从而加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制柴油发电机组和逆变电源输出功率和频率的振荡现象；同时对逆变电源的输出电压和电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，改变逆变电源的等效输出阻抗，使得逆变电源与柴油发电机的转动惯量和输出阻抗匹配，从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。从而减少了现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，其特征在于，包括：逆变电源、柴油发电机组、角频率检测器、逆变电源控制器；所述逆变电源控制器包括：信号采集模块、暂态互阻尼计算模块和虚拟阻抗计算模块；
所述逆变电源与所述柴油发电机组均接入电网中的交流母线；所述角频率检测器的一端与所述柴油发电机组电流电连接，所述角频率检测器的另一端与所述逆变电源控制器的一端通信连接；所述逆变电源控制器的另一端与所述逆变电源电连接；
所述信号采集模块用于：采集所述逆变电源的输出角频率、所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗；
所述角频率检测器用于：采集所述柴油发电机组的输出角频率，并将所述输出角频率发送到所述逆变电源控制器；
所述暂态互阻尼计算模块用于：将所述柴油发电机组的输出角频率与所述逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼；
所述虚拟阻抗计算模块用于：基于虚拟阻抗计算公式，根据所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗；
所述逆变电源控制器用于：分别对所述逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入所述虚拟阻抗；再通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新；
所述虚拟阻抗计算公式为：
Figure FDA0003804608510000011
式中，Xvs为所述虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为所述逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为所述逆变电源的额定容量，Xfilt为所述逆变电源的滤波阻抗，Xline1为所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，其特征在于，所述逆变电源控制器，还包括：逆变电源输出角频率更新模块；
所述逆变电源输出角频率更新模块用于：将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，其特征在于，所述逆变电源控制器，还包括：EPWM更新模块；
所述EPWM更新模块用于：根据更新后得到的所述逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，其特征在于，所述逆变电源输出角频率计算公式为：
Figure FDA0003804608510000021
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为所述逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为所述逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为所述柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的所述逆变电源输出角频率，Jvsg为所述逆变电源的虚拟转动惯量。
5.一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-4中任意一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，包括：
信号采集模块采集逆变电源的输出角频率、所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗；
角频率检测器采集柴油发电机组的输出角频率，并将所述输出角频率发送到逆变电源控制器；
暂态互阻尼计算模块将所述柴油发电机组的输出角频率与所述逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼；
虚拟阻抗计算模块基于虚拟阻抗计算公式，根据所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗；
逆变电源控制器分别对所述逆变电源的输出电压、输出电流进行派克变换后加入所述虚拟阻抗；再通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新；
所述虚拟阻抗计算公式为：
Figure FDA0003804608510000031
式中，Xvs为所述虚拟阻抗，Sn2为柴油发电机组额定容量，X′d为所述逆变电源同步发电机的暂态电抗，Xline2为所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗，Sn1为所述逆变电源的额定容量，Xfilt为所述逆变电源的滤波阻抗，Xline1为所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，其特征在于，所述通过在控制环节引入所述暂态互阻尼对所述逆变电源的输出角频率进行更新，之后还包括：
将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，其特征在于，所述将所述暂态互阻尼代入到逆变电源输出角频率计算公式中，计算得到更新后的所述逆变电源输出角频率，之后还包括：
根据更新后得到的所述逆变电源的输出角频率对EPWM的占空比进行更新。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制方法，其特征在于，所述逆变电源输出角频率计算公式为：
Figure FDA0003804608510000032
式中，Tm为输入转矩，Te为电磁转矩，Dp为下垂反馈系数，ωn为所述逆变电源同步发电机的输出角频率，ωvsg为所述逆变电源的输出角频率，Ddm为互阻尼系数，ωdgs为所述柴油发电机组的输出角频率，ωvsg 1为更新后的所述逆变电源输出角频率，Jvsg为所述逆变电源的虚拟转动惯量。
CN202011637539.XA 2020-12-31 2020-12-31 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法 Active CN112636369B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011637539.XA CN112636369B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011637539.XA CN112636369B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112636369A CN112636369A (zh) 2021-04-09
CN112636369B true CN112636369B (zh) 2023-02-28

Family

ID=75290463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011637539.XA Active CN112636369B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112636369B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113726001A (zh) * 2021-07-23 2021-11-30 华为数字能源技术有限公司 一种系统控制方法及相关装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230108A (zh) * 2016-08-18 2016-12-14 湖南大学 虚拟柴油机控制的逆变电源与柴油机组的无缝切换方法
CN107732978A (zh) * 2017-09-23 2018-02-23 天津大学 一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统
CN109510248A (zh) * 2018-10-19 2019-03-22 湖南大学 可抑制有功振荡的虚拟同步逆变器控制方法及存储介质
CN109687482A (zh) * 2019-02-01 2019-04-26 东南大学 面向多虚拟同步机微电网有功振荡阻尼控制方法
CN109687745A (zh) * 2019-01-14 2019-04-26 西南交通大学 一种单相逆变器控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112769B (zh) * 2019-04-16 2023-03-31 西安理工大学 虚拟同步机输出反馈自适应控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230108A (zh) * 2016-08-18 2016-12-14 湖南大学 虚拟柴油机控制的逆变电源与柴油机组的无缝切换方法
CN107732978A (zh) * 2017-09-23 2018-02-23 天津大学 一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统
CN109510248A (zh) * 2018-10-19 2019-03-22 湖南大学 可抑制有功振荡的虚拟同步逆变器控制方法及存储介质
CN109687745A (zh) * 2019-01-14 2019-04-26 西南交通大学 一种单相逆变器控制方法
CN109687482A (zh) * 2019-02-01 2019-04-26 东南大学 面向多虚拟同步机微电网有功振荡阻尼控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微电网中多虚拟同步机并联运行有功振荡阻尼控制;洪灏灏等;《中国电机工程学报》;20191105;第39卷(第21期);第6247页-第6245页 *
提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略;石荣亮等;《电力系统自动化》;20161125;第40卷(第22期);第77页-第85页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112636369A (zh) 2021-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kalcon et al. Small-signal stability analysis of multi-terminal VSC-based DC transmission systems
CN110556831B (zh) 一种多机多节点发电系统的稳定性评估方法及系统
Ling et al. Rotor current dynamics of doubly fed induction generators during grid voltage dip and rise
CN103541860B (zh) 用于自适应地控制风电场涡轮机的方法和装置
WO2018022463A1 (en) Microgrid power flow monitoring and control
US9985435B2 (en) Power sharing for DC microgrids
Göksu et al. An iterative approach for symmetrical and asymmetrical Short-circuit calculations with converter-based connected renewable energy sources. Application to wind power
CN106533289B (zh) 一种非线性电压控制方法及系统
Aouini et al. Virtual synchronous generators dynamic performances
Machmoum et al. Flicker mitigation in a doubly fed induction generator wind turbine system
CN112636369B (zh) 一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法
Jha et al. Modified VI droop based adaptive vector control scheme for demand side management in a stand-alone microgrid
CN106026083B (zh) 一种基于matlab的电网暂态稳定分析方法
Salam et al. Transient Stability Analysis of a Three-machine Nine Bus Power System Network.
Meng et al. Tertiary control for optimal unbalance compensation in islanded microgrids
Hirase et al. Stabilization effect of virtual synchronous generators in microgrids with highly penetrated renewable energies
Shi et al. A simplified microgrid voltage and frequency response characteristic modelling method based on system identification
Ahmed et al. Robust damping and decoupling controller for interconnected power network based on distributed energy resources
Gao et al. A novel robust adaptive control of parallel energy resources in smart island
CN112765932B (zh) 分析svg对双馈并网系统的影响的方法及装置
Coronado-Mendoza et al. Dynamic phasors modeling of inverter fed induction generator
Emara et al. Stator fault estimation in induction motors using particle swarm optimization
Osika Stability of micro-grids and inverter-dominated grids with high share of decentralised sources
Kanellos et al. Wind Parks equivalent ARX models for the simulation of power systems with large wind power penetration, using system-identification theory
Kuznetsov et al. A global-energy-network equivalent for calculation of transient stability

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant