CN116826868A - 并网逆变器的虚拟参数控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并网逆变器的虚拟参数控制方法，包括：采集虚拟同步机虚拟转子的角频率偏差量Δω和有功功率偏差量ΔP，输出变化的虚拟阻尼D和虚拟转动惯量J，有功功率经虚拟同步机的频率控制方程输出参考功角，无功功率经虚拟同步机的励磁调节方程输出参考电压幅值，合成三相电压的相量值，输出控制脉冲，控制IGBT的导通和关断。本发明不引入角频率导数项，平抑母线频率波动，改善频率暂态特性，同时避免了传统VSG自适应控制环节引入的噪声干扰，能够虚拟同步机控制技术使新能源发电系统呈现出常规发电机转动惯量和阻尼特性，进一步提高了系统的抗扰动能力和控制的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域。更具体地说，本发明涉及一种并网逆变器的虚拟参数控制方法。
背景技术
以风能、光伏为代表的新能源发电需经过电力电子变换器实现并网。为解决新能源发电系统不具备惯性支撑而导致的电网稳定性问题，通过虚拟同步机(VSG)控制技术改进逆变器的控制策略，实现新能源发电系统呈现常规发电机转动惯量和阻尼特性，为解决分布式能源并网系统存在调频与调压问题提供思路，有效促进了以电力电子设备为主导的新型电力系统对新能源的消纳。
在实际生产生活中，VSG控制技术的控制效果与同步发电机自身机械惯性的调节作用仍然存在差距，当电力系统中出现较大扰动时，VSG控制算法存在明显的局限性，且传统的VSG控制技术中，其虚拟惯量和虚拟阻尼皆为定值，难以适应新能源的随机波动。近年来对VSG控制技术的改进越来越多样化，包括通过一种双模糊改进的VSG控制策略，自适应调整VSG的惯性系数和阻尼系数，或者，在传统VSG的VSG控制技术中加入补偿环节，降低了系统阶数，并对参数进行自适应调节，在简化控制的同时也提高了动态响应速度和系统稳定性，再或者，在传统VSG的VSG控制技术基础上，加入输出速度反馈控制调节阻尼系数，抑制了动态调节过程中的功率超调现象，并以暂态调节过程中的频率变化率为标准，对虚拟惯性系数进行自适应调节，再或者，将系统扰动后的振荡过程划分为多个阶段，根据每个阶段VSG功率振荡和功角变化特性，自适应改变虚拟惯量和阻尼系数，减小频率动态变化过程中的超调量和调节时间。但是这些改进技术均存在一个问题，需利用频率的变化率，因此需在控制环节中引入频率微分项，从而会导致系统中产生噪声干扰，恶化VSG输出频率的暂态响应特性。
发明内容
本发明提供一种并网逆变器的虚拟参数控制方法，其不引入角频率导数项，平抑母线频率波动，改善频率暂态特性，同时避免了传统VSG自适应控制环节引入的噪声干扰，能够虚拟同步机控制技术使新能源发电系统呈现出常规发电机转动惯量和阻尼特性，进一步提高了系统的抗扰动能力和控制的灵活性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种并网逆变器的虚拟参数控制方法，包括：
步骤一、采集虚拟同步机虚拟转子的角频率偏差量Δω和有功功率偏差量ΔP；
步骤二、虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟阻尼D；
步骤三、虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟转动惯量J；
步骤四、有功功率经虚拟同步机的频率控制方程输出参考功角，无功功率经虚拟同步机的励磁调节方程输出参考电压幅值，合成三相电压的相量值，输出控制脉冲，控制IGBT的导通和关断。
优选的是，步骤二中，虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值得大小关系而改变，具体为：
其中，D0表示D参数的稳态值，KD表示D参数调节过程中Δω变化的阈值，k3～k5表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
优选的是，步骤三中，虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，具体为：
其中，J0表示J参数的稳态值，KJ0表示J参数调节过程中Δω变化的阈值，KJ1表示J参数调节过程中dω/dt变化的阈值，k1～k2表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
优选的是，步骤四中，合成的三相电压的相量值，经过电压-电流双闭环控制和SVPWM生成器输出控制脉冲，具体为：
外环控制将参考电压Uref与输出电压U0作差，电压偏差经过外环控制转变为电流信Iref；
内环控制将电流信号Iref与输出电流IL作差，电流偏差经过内环控制调制波调制得到SVPWM控制信号。
电子设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述的方法。
存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现所述的方法。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明解决了高比例新能源小电网“低惯量，弱阻尼”的特性而导致的频率剧烈波动问题，通过控制逆变器按照VSG方式运行并使虚拟惯量和阻尼参数在运行过程中关联VSG输出角频率的偏差量和变化率，以达到平抑频率波动的目的；解决了关联角频率变化率导致系统产生噪声干扰的问题，由于VSG输出的有功功率和角频率动态响应中功率偏差量和角频率变化率在各振荡阶段正负号一致，对逆变器进行自适应优化控制，用功率偏差量代替原控制环节中的角频率导数项，使得简化控制环节同时改善了频率动态调节波形。
第二、本发明相较于现有的双参数自适应调节技术，独创了虚拟阻尼D和虚拟转动惯量J的关联参数、判定条件、控制方式，能够避免引入导数项，减小算法对频率和功率响应特性的影响，多增设阈值，增强系统稳定，采用ΔP与Δω共同控制，系统响应更加灵敏，虚拟阻尼D的调节能够更好地避免角频率偏移过大，减小响应超调量，抑制振荡，虚拟转动惯量J的调节能够加快角频率回归稳定，提高动态响应速率。
第三、本申请使用功率偏差量ΔP代替频率变化率dω/dt，可以有效避免使用dω/dt引入的噪音干扰问题，更加适用于大扰动及多机系统中。同时，功率偏差量ΔP较频率变化率dω/dt更易测量。对于J，在扰动前期为了抑制角频率变化率，自适应调节需关联dω/dt，在扰动后期为了抑制角频率偏差量，自适应调节需关联Δω；对于D，在整个调节过程中增大D的值有利于改善动态特性，其自适应调节在扰动前期关联Δω和dω/dt，而扰动后期为了避免dω/dtt变化过大加剧振荡，关联项仅为Δω。综合考虑，在系统受到扰动后频率波动周期分段的四个区间内，一三区间应自适应增大J和D的值，二四区间内减小J值、适当增大D值，将自适应调节的参数与两个关联量更加紧密联系在一块，自适应调节更加灵活，能够进一步加快频率功率响应、增强稳定性，波形质量进一步提高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一种技术方案的VSG主电路拓补结构图；
图2为本发明的一种技术方案的VSG控制框图；
图3为本发明的一种技术方案的提供的电压-电流双闭环控制框图；
图4为本发明的一种技术方案的VSG功角特性曲线；
图5为本发明的一种技术方案的VSG动态调节曲线；
图6为本发明的一种技术方案的VSG自适应控制策略流程图；
图7为本发明的一个实施例的不同虚拟转动惯量下的系统动态响应过程图；
图8为本发明的一个实施例的不同虚拟阻尼下的系统动态响应过程图；
图9为本发明的一个实施例的不同控制方法下系统输出功率动态响应图；
图10为本发明的一个实施例的不同控制方法下系统角频率动态响应图；
图11为本发明的一个实施例的系统输出功率动态响应对比图；
图12为本发明的一个实施例的系统角频率动态响应对比图；
图13为本发明的一个实施例的负荷突增时系统频率动态响应对比图；
图14为本发明的一个实施例的负荷突增时系统频率动态响应对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
(一)如图1-2所示，VSG控制算法分为有功-频率特性控制和无功-电压下垂控制，其对应的有功频率控制方程和励磁调节方程的数学模型及控制原理如下描述。
VSG控制使新能源机组呈现类似于同步发电机的惯性和阻尼，其基于三相桥式电压源型逆变器的主电路拓补结构如图1所示。图1中，L1、R1分别为交流侧滤波电感及其串联电阻；ua、ub、uc和ia、ib、ic分别为电网侧三相电压和三相电流；va、vb、vc分别为逆变器交流侧a、b、c三相电压；udc和iD分别为直流侧的电压和电流；Cd为直流侧电容。
同步发电机的调速特性可由转子运动方程模拟，根据同步发电机经典二阶模型可得VSG转子运动方程为：
其中，Jv为VSG的虚拟惯量，kg·m2；Dv为VSG虚拟阻尼，N·m·rad/s；δ为功角；Tm、Te为机械转矩、电磁转矩，N·m；ω为VSG输出角速度，rad/s；ω0为VSG参考角速度(ω0＝2πf，f＝50Hz)，rad/s；Δω为角速度差，rad/s。
逆变输出的有功功率大小可通过调节逆变器输入端的机械功率来进行控制。设虚拟同步机模型为极对数p＝1的隐极机，则VSG虚拟转子转动角速度与机械角速度ωm在数值上相等，且实际运行中，虚拟转子角速度与参考角速度差值较小，可看做近似相等，可得转矩与功率的关系如下：
其中，Pm为机械功率，Pe为VSG实际输出功率。
发电机频率调节特性可由下垂曲线描述，得VSG有功-频率特性控制方程为：
Pm＝kp(ω0-ω)+Pref
令D＝ω0Dv和J＝ω0Jv，综合上述式子可得VSG有功-频率控制方程：
同步发电机特性由VSG无功-电压下垂公式：Um＝Uref+kq(Qref-Q)模拟。由下垂控制得到VSG机端电压计算值，并将其作为系统实际并网电压参考值，对电压偏差量进行积分，可得VSG励磁调节控制方程：
E＝ki∫[(Uref-U)+kq(Qref-Q)]dt
其中，Um为机端电压计算值；Uref为机端电压参考值；U为实际并网电压幅值；E为VSG输出励磁电动势幅值；Qref为无功功率参考值；Q为系统输出无功；kq为下垂系数；ki为积分系数。
由有功-频率控制方程和励磁调节方程可的VSG控制框图如图2所示。
(二)基于有功-频率控制方程和励磁调节方程，现进行关键参数对VSG运行特性影响的研究。
由于VSG机端电压相角与网侧电压相角通常差值不大，可认为sinδ＝δ，则VSG有功功率输出近似为其中，X为VSG与接入电网间的等值电抗；Ug为电网侧电压幅值。结合VSG电压-频率控制方程，并对其进行拉普拉斯变换得到VSG有功输出的闭环传递函数如下：
可知VSG有功功率输出响应为一个典型Ⅱ型系统，输出功率Pe能实现对给定功率Pref的无静差跟踪。该系统阻尼比ζ和无阻尼振荡频率ωn分别为：
本发明提出的逆变器按照VSG方式运行在欠阻尼范围内，阻尼比大小为0＜ζ＜1，可知该系统调节时间ts和超调量σ为：
由上述公式可知，在有功功率发生扰动的情况下，转动惯量J越大，系统动态响应越差，功率振荡现象将越明显。而增大D或者kp有助于抑制功率波动，但若进一步增大则会导致系统由欠阻尼变为过阻尼状态，使调节时间延长。
令ΔP＝Pref-P，Δω＝ω-ω0，结合VSG功率-频率方程可得：
分析两公式可知，增大J会使角频率变化率减小，而增大D与kp都可以减小频率动态调节的超调量。VSG的虚拟惯量和阻尼大小会影响系统频率的抗干扰动性能，因此利用该特性，调节相关控制参数，能改善系统频率动态响应特性。
(三)基于前述对VSG的虚拟惯量和阻尼的结论，继续展开VSG参数自适应控制的研究。
首先对扰动后系统输出有功功率和频率的振荡过程进行分析，VSG功角特性曲线如图4所示。
假设最大输出功率Pmax，系统原工作于a点，额定输出功率为P0，当VSG输出功率参考值从P0跃变至P1时，系统会经过一个暂态调节过程。扰动发生后，系统首先由工作点a加速运动至b点，但此时角速度仍大于同步转速，因此会沿功角特性曲线继续向前运动到c点，此时功率为P2，出现超调，之后再从c点向b点回调，此时由于惯性存在，系统会继续沿曲线向下运动，衰减振荡几个周期后稳定至新的工作点b点。如图5所示，5a为VSG输出功率暂态调节曲线，5b为VSG输出角频率暂态调节曲线。
为了便于分析，将图中第一个振荡周期分①～④为4个阶段，同时与图4所示4个阶段一一对应。分别对每段进行分析：
(1)t0-t1为区间①，该区间VSG输出功率小于给定功率P1，角频率加速，dω/dt先突增再减小为0，但始终非负，因此该阶段首要任务为抑制角频率增长率突增。在该阶段，dω/dt＞0，为保证系统稳定D与J均为正直，且Δω＞0，ΔP＞0。因此适当增大J和D能抑制dω/dt变化过快，同时减小频率偏差量最大值，有效抑制频率波动。
(2)t1-t2为区间②，VSG输出功率大于给定功率，角频率逐渐减小，dω/dt＜0，而角频率未恢复到额定值，Δω＞0，该阶段目标主要为减小频率偏差量，因此根据Δω表达式可知要适当减小J，增大D，同时根据dω/dt表达式可知还能增大|dω/dt|，加快角频率恢复速度。
(3)t2-t3为区间③，该区间输出功率大于给定功率，ΔP＜0，Δω＜0，dω/dt＜0，且在t＝t2时|dω/dt|最大，与区间①相似，首先减小角频率变化率，要增大D同时增大J，抑制角频率突变。
(4)t3-t4为区间④，该区间ΔP＞0，因此ω增大并逐渐向ω0靠近，但仍保持Δω＜0，dω/dt＞0，故该阶段类似区间②，因此同样通过减小J并适当增大D使角频率偏差量逐渐减小。
通过上述分析可知，角频率一个振荡周期可分为4个阶段，每阶段VSG输出角频率偏差量及其变化率的规律各不相同，因此可控制J和D使其响应角频率动态调节过程。
在参数自适应调节过程中，由于需要关联角频率的变化率而会引入谐波和噪声，对系统功率和频率响应产生不利影响，且系统出现较大扰动时会进一步放大微分项带来的干扰。由于VSG输出功率偏差量ΔP与角频率变化率dω/dt在各阶段变化趋势相同，因此可以用ΔP代替dω/dt。
综合以上分析得到改进的VSG参数自适应控制策略，VSG输出有功功率的偏差量ΔP与角频率变化率dω/dt在各振荡阶段变化趋势相同，因而可以用ΔP代替角频率导数项，减小对频率和功率响应特性的影响。如图3、6所示，本发明提供一种并网逆变器的虚拟参数控制方法，包括：
步骤一、采集虚拟同步机虚拟转子的角频率偏差量Δω和有功功率偏差量ΔP，ΔP是给定功率Pref与输出功率P的差值，ΔP＝Pref-P；Δω是虚拟转子转动角速度ω与VSG参考角速度ω0之差，Δω＝ω-ω0，若超过给定范围，转入步骤二，控制J与D参数自适应调节，否则保持初始值不变；
步骤二、根据不同角频率和有功功率偏差量的范围选择对应的D参数自适应调节方法，避免噪声干扰并抑制频率波动，虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟阻尼D，从而适应每阶段的频率特性，抑制频率波动，同时避免求导运算对系统动态响应造成干扰；
步骤三、根据不同角频率和有功功率偏差量的范围选择对应的J参数自适应调节方法，避免噪声干扰并抑制频率波动，虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟转动惯量J；
步骤四、有功功率经虚拟同步机的频率控制方程输出参考功角，无功功率经虚拟同步机的励磁调节方程输出参考电压幅值，合成三相电压的相量值，输出控制脉冲，控制IGBT的导通和关断。
VSG控制算法分为有功-频率特性控制和无功-电压下垂控制，其对应的有功频率控制方程和励磁调节方程分别为：
E＝ki∫[(Uref-U)+kq(Qref-Q)]dt
其中，ω0为VSG参考角速度；ω为VSG输出角速度；δ为功角；Pref、Uref分别为有功功率和无功功率参考值；Pe为VSG实际输出功率；kp、kq为下垂系数；ki为积分系数；E为VSG输出励磁电动势幅值；U为实际并网电压幅值；Q为系统输出无功功率。
在上述技术方案中，对关键参数进行分析，提出不引入角频率导数项的虚拟惯量和阻尼参数的自适应调节方案，通过该自适应控制，可在频率波动时对VSG的虚拟惯量和阻尼实时调节，使其控制参数响应角频率偏移量和变化率的动态变化过程，从而适应每阶段频率特性，进一步改善频率暂态响应特性，增强系统鲁棒性。
步骤二中，虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值得大小关系而改变，具体为：
其中，D0表示D参数的稳态值，KD表示D参数调节过程中Δω变化的阈值，k3～k5表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
当|Δω|<KD时，角频率偏差量未超出阈值，应使阻尼保持初始值不变，D＝D0，将再变化的参数输入VSG有功-频率控制环节；
当Δω|≥KD且ΔPΔω>0时，角频率变化率很大，通过增加D的值达到快速抑制角频率变化率的作用，D0+k3|Δω|+k4h|ΔP|；
当|Δω|≥KD且ΔPΔω≤0时，角频率偏差量很大，增大D的值能够有效减小偏差，同时通过角频率变化率表达式可知，过大的阻尼D容易导致|dω/dt|过大，加剧频率振荡，因此要适当减小增加幅度，D0+k5|Δω|；
在上述技术方案中，本发明确定了虚拟阻尼D的表达式关联项。对于参数D，整个暂态过程中，增大D的值有利于改善频率的动态调节特性，但是当|Δω|≥KD且ΔPΔω≤0时，为了避免D的增大过多导致|dω/dt|过大，加剧频率振荡，因此在该范围内，D的附加项仅关联|Δω|，而在Δω|≥KD且ΔPΔω>0范围内D的表达式同时关联角频率偏移量和变化率。
步骤三中，虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，具体为：
其中，J0表示J参数的稳态值，KJ0表示J参数调节过程中Δω变化的阈值，KJ1表示J参数调节过程中dω/dt变化的阈值，k1～k2表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
当|Δω|<KJ0时，VSG输出角频率偏差量未超出给定阈值，保持初始虚拟惯量值不变，J＝J0，将再变化的参数输入VSG有功-频率控制环节；
当|Δω|≥KJ0,ΔPΔω>0且|ΔP|≥hKJ1时，角频率变化率很大，首要目标是抑制角频率变化率的增大，通过关联角频率变化率表达式可知，应增大虚拟惯量，J0+k1h|ΔP|，抑制dω/dt变化；
当|Δω|≥KJ0,ΔPΔω≤0且|ΔP|≥hKJ1时，角频率偏差量很大，需要使ω恢复到初始值，关联角频率偏差量表达式可知应减小虚拟惯量，J0-k2|Δω|，同时增大|dω/dt|，加快角频率的恢复速度；
当|Δω|>KJ0且|ΔP|<hKJ1时，增大J的值会减小角频率变化率，使得角频率减小速度变慢，延长调节时间，降低响应质量，因此在该区间需保持初始值不变，J＝J0，保证频率响应的速度。
在上述技术方案中，本发明确定了虚拟惯量J的表达式关联项。对于J参数，在
|Δω|≥KJ0,ΔPΔω>0且|ΔP|≥hKJ1范围内，J的表达式附加关联|ΔP|，而在|Δω|≥KJ0,ΔPΔω≤0且|ΔP|≥hKJ1范围内，J的表达式附加项关联|Δω|。
步骤四中，如图1-3所示，通过VSG有功-频率控制和无功-电压控制共同作用，输出调节后的电压相量值，合成的三相电压的相量值，经过电压-电流双闭环控制和SVPWM生成器输出控制脉冲，控制IGBT的通断，实现虚拟同步机控制，具体为：
外环控制将参考电压Uref与输出电压U0作差，电压偏差经过外环控制转变为电流信Iref；
内环控制将电流信号Iref与输出电流IL作差，电流偏差经过内环控制调制波调制得到SVPWM控制信号。
其中，kPWM为消除滤波电容电压带来的前馈作用；Gv为电压外环控制传递函数；GI为电流内环控制传递函数；I0为负载电流，做系统扰动变量。
下面结合仿真对本发明的应用效果做详细的说明。建立单台VSG并网的模型。
(1)验证VSG控制参数对系统动态响应的影响。
设置系统初试运行有功功率12kW，如图7所示，D为10保持不变，J分别取0.2、0.5和0.8，a为系统有功功率动态响应仿真曲线，b为角频率动态响应仿真曲线。如图8所示，J为0.2保持不变，D分别取5、10、15，a为系统有功功率动态响应仿真曲线，b为角频率动态响应仿真曲线。当t＝1s时功率参考值突变为7kW。
如图7所示，D不变时，随着J的增大，VSG输出有功功率变化速率逐渐降低，但会延长动态调节时间，同时加大有功功率超调量，导致系统稳定性降低；如图8所示，增大D，VSG输出有功功率调节的超调量减小，电网抗扰性能得到改善，但是进一步增大阻尼参数会延长输出有功功率暂态调节过程。仿真结果与理论分析相符。
(2)验证所提出的自适应控制策略抑制频率波动的有效性。
设系统除J与D以外的参数不变，初始运行有功功率12kW，J0＝0.2，D0＝10，t＝1s时，当t＝1s时功率参考值突变为7kW。分别用传统VSG控制、仅虚拟阻尼D自适应控制、仅虚拟惯量J自适应控制、J与D同时自适应控制进行仿真验证，其中在J与D自适应控制中，k1＝0.05，k2＝0.4，k3＝k5＝0.5，k4＝0.1，4种控制方法下VSG输出有功如图9所示，系统输出角频率动态响应波形如图10所示。
如图9-10所示，采用D参数自适应调节后有效减小了功率和频率超调量；采用J参数自适应控制时，功率以及频率最大偏移量进一步减小，且有功功率和频率的变化速率明显减缓；同时采用两种自适应控制时，有功功率和角频率的最大偏移量和变化率均最小，动态时间相比单参数自适应控制有所缩短，有效抑制了频率波动，改善系统动态响应。
(3)验证改进的VSG自适应控制的优越性。
自适应控制中系数h取0.02。分别通过有功功率参考值突变以及负荷突变时观测系统频率动态响应。
有功功率参考值突变：在t＝1s时由5kW突变为12kW，在2s时又突降为7kW。分别用常规自适应控制与改进的自适应控制进行仿真验证，VSG输出的有功功率和角频率动态变化过程分别如图11-12所示。可知当系统采用改进的自适应控制后，有功功率变化更加平坦，系统输出角频率超调量也明显减小，且角频率在暂态过程的变化率进一步减小。
(4)验证改进的VSG在负荷突变时的自适应控制。
负荷突变：在固定参数自适应控制、J与D参数自适应控制和改进自适应控制3种情况下仿真。设置VSG输出有功功率参考值12kW保持不变，t＝2s时，投入1kW负荷，输出频率变化如图13所示；又设置与前者同样条件的电网等值模型，t＝1.5s时切除1.5kW负荷，系统输出频率变化如图14所示。从中可知，负荷突变导致的系统频率突变在3种控制方法下频率暂态调节时间相差不大，但采用恒定参数控制的频率波动最剧烈，用常规VSG自适应控制的系统频率最大偏差量与变化率明显减小，而采用改进的自适应控制后，系统频率变化率最低，且最大偏差量最小。此外发现，3种自适应控制在系统稳定后参数恢复初始值，其频率的稳态误差相同，说明改进的自适应控制策略不仅不会影响VSG控制对角频率响应过程，还能使角频率波动进一步抑制，同时减小功率变化率。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.并网逆变器的虚拟参数控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、采集虚拟同步机虚拟转子的角频率偏差量Δω和有功功率偏差量ΔP；
步骤二、虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟阻尼D；
步骤三、虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，输出变化的虚拟转动惯量J；
步骤四、有功功率经虚拟同步机的频率控制方程输出参考功角，无功功率经虚拟同步机的励磁调节方程输出参考电压幅值，合成三相电压的相量值，输出控制脉冲，控制IGBT的导通和关断。
2.如权利要求1所述的并网逆变器的虚拟参数控制方法，其特征在于，步骤二中，虚拟阻尼D根据ΔPΔω和Δω与设定阈值得大小关系而改变，具体为：
其中，D0表示D参数的稳态值，KD表示D参数调节过程中Δω变化的阈值，k3～k5表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
3.如权利要求1或2所述的并网逆变器的虚拟参数控制方法，其特征在于，步骤三中，虚拟转动惯量J根据ΔPΔω、Δω和ΔP与设定阈值的大小关系而改变，具体为：
其中，J0表示J参数的稳态值，KJ0表示J参数调节过程中Δω变化的阈值，KJ1表示J参数调节过程中dω/dt变化的阈值，k1～k2表示调节系数，h表示角频率变化率与功率偏差量间的转换系数。
4.如权利要求1所述的并网逆变器的虚拟参数控制方法，其特征在于，步骤四中，合成的三相电压的相量值，经过电压-电流双闭环控制和SVPWM生成器输出控制脉冲，具体为：
外环控制将参考电压Uref与输出电压U0作差，电压偏差经过外环控制转变为电流信Iref；
内环控制将电流信号Iref与输出电流IL作差，电流偏差经过内环控制调制波调制得到SVPWM控制信号。
5.电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1～4中任一项所述的方法。
6.存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现权利要求1～4中任一项所述的方法。
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