CN118249415A - 一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统 - Google Patents
一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统，包括通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯性引入到光伏并网变流器单元中，建立光伏并网系统虚拟惯量控制方程；通过分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确虚拟惯量参数的设计原则；采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并自适应频率的恢复需求来构造虚拟惯量控制参数；结合光伏并网换流器的控制逻辑，得到基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统自适应虚拟惯量构网控制方案，其能够显著提高光伏并网系统的稳定运行和主动支撑能力。同时，采用本发明所提方法，无需配置额外的通讯或传感器，提高了新能源并网控制系统的可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏并网运行控制技术领域，尤其涉及一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统。
背景技术
近年来，我国光伏发展迅猛，已逐渐成为全球光伏累计装机规模最大的国家。但我国光伏发展存在布局分散等问题，目前尚处于集群发展的初级阶段。在光伏并网稳定运行方面，由于光伏机组通过电力电子换流器和电网接口，常规控制下不能主动向系统提供惯量支撑，严重削弱系统在有功扰动下的惯量支撑和稳定性。
为了提高光伏并网系统的稳定运行能力，学者们提出了光伏并网逆变器的虚拟惯量控制方案。但由于常规虚拟惯量控制方案的参数固定，无法根据电网的频率要求提供灵活的惯性支持，导致系统频率恢复需求大时难以提供较大的支撑，而系统频率恢复需求较小时又发出较大的支撑功率，影响系统的稳定性。
与传统同步发电机不同，光伏并网变换器的虚拟惯量控制可以通过改变控制参数来灵活响应系统的调节需求。已有的一些研究将自适应控制理论运用到虚拟惯量策略中，可以不同的场景需求改变控制参数的大小，但存在设计较为复杂、自适应响应过程呈现出不连续性的问题。
公开号为CN116231724A发明专利申请公开一种构网型逆变器的虚拟惯量自适应调节方法，其利用Sigmoid函数构造出可以根据频率波动而更改的自适应虚拟惯量，以有效地激发了提高频率稳定性的潜力，并防止了系统不稳定的发生，改善系统的动态响应，根据说明书【0035】段可知，其具体的是基于电压外环(多重谐振控制器)和电流内环(比例积分控制器)的控制方案，且以频率偏差(w1-w0)作为响应量，但系统在扰动瞬间，频率偏差(w1-w0)一般不大，没有太大的变化，因此，响应速度较慢，光伏并网系统的稳定运行无法得到保证。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中的无法模拟虚拟惯量参数的变化过程导致的系统稳定性差的问题，构建了一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，本发明还提出一种与该方法对应的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统。
技术方案：一方面，本发明提供基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，该方法包括以下步骤：
S1通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制图中的虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，从而得到同步发电机转子运动方程；
S2分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则；
S3采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，从而得到对应的自适应虚拟惯量构网控制方案。
进一步的，包括：
所述步骤S1通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯量控制参数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数，且系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。
进一步的，包括：
所述步骤S2中，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则包括：
若某段时间内光伏并网负荷投切导致功率突减，分别得到系统交流侧频率变化响应图与交流侧频率变化率响应图；
根据所述系统交流侧频率变化响应图得到出现负荷波动的时刻a，此时，在不平衡功率的驱动下，交流侧频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，后频率变化量达到最大，此时间段中，dfac/dt＜0，且释放能量；随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段中，dfac/dt>0，且吸收能量；其中，fac为系统交流侧频率随时间变化的频率变化曲线；
根据交流侧频率变化率响应图得到频率变化率最小值为时刻b，频率变化率最大值为时刻c，因此，在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调大，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，此时，继续将虚拟惯量控制参数调大，直至影响系统的直流电压的稳定运行；
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调小，以加快系统频率fac的恢复，否则，频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
进一步的，包括：
所述步骤S3中，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，表示为：
其中，λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
另一方面，本发明还提供基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，所述系统包括：
参数引入模块，用于通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，从而得到同步发电机转子运动方程；
设计原则分析模块，用于分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则；
参数构造模块，用于采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，从而得到对应的自适应虚拟惯量构网控制方案。
进一步的，包括：
所述参数引入模块中，通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯量控制参数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数，且系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。
进一步的，包括：
所述设计原则分析模块中，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则包括：
若某段时间内光伏并网负荷投切导致功率突减，分别得到系统交流侧频率变化响应图与交流侧频率变化率响应图；
根据所述系统交流侧频率变化响应图得到出现负荷波动的时刻a，此时，在不平衡功率的驱动下，交流侧频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，后频率变化量达到最大，此时间段dfac/dt＜0，且释放能量；随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段dfac/dt>0，吸收能量；其中，fac为系统交流侧频率随时间变化的频率变化曲线；
根据交流侧频率变化率响应图得到频率变化率最小值为时刻b，频率变化率最大值为时刻c，因此，在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调大，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，此时，继续将虚拟惯量控制参数调大，直至影响系统的直流电压的稳定运行；
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调小，以加快系统频率fac的恢复，否则，频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
进一步的，包括：
所述参数构造模块中，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，表示为：
其中，λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
其次，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
最后，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
有益效果：相比现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明提出基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，利用具有限幅能力的连续Sigmoid函数来模拟虚拟惯量参数的变化过程，并自适应频率的恢复需求，显著提高光伏并网系统的稳定运行和主动支撑能力；
(2)本发明的虚拟惯量参数采用分段形式表示，且以df/dt作为自变量，以频率变化率df/dt作为响应量，因此，虚拟惯量自适应参数更加能够反应频率的变化情况，响应速度更快，更灵敏；
(3)本发明提出的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，无需配置额外的通讯或传感器，提高了新能源并网控制系统的可扩展性。
附图说明
图1是本发明实施例的光伏并网系统的网侧变流器示意图；
图2是本发明实施例的负荷波动时交流侧频率变化响应示意图；
图3是本发明实施例的负荷波动时交流侧频率变化率响应图；
图4是本发明实施例的主动惯量时间参数自适应变化图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
一方面，本发明所述的一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，包括如下步骤：
步骤1：通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯性引入到光伏并网变流器单元中，建立光伏并网系统虚拟惯量控制方程；
本发明采用的光伏机组变流器(Voltage source converter，VSC)的虚拟惯量控制框图如图1所示。在图中，u1abc和i1abc分别为VSC交流侧三相电压和电流，uFabc和ugabc分别为VSC出口滤波电压和电网电压，icabc和igabc分别为VSC交流侧滤波电流和交流电网电流，Udc为光伏并网直流侧电压，Labc和Cabc为滤波电感和电容，Zabc为线路阻抗，Pe和Qe为VSC输出的有功和无功功率。
通过模拟同步发电机转子的动态特性，可以将虚拟惯性引入到光伏并网变流器中。同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯性时间常数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数。其中，系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。即本发明对H进行改进，得到能够自适应频率变化率的参数H，得到H之后再利用图1的框图进行控制。
步骤2：通过分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确虚拟惯量参数的设计原则；
传统虚拟惯量控制中，惯性常数通常H为固定值，假设某段时间内交流电网负荷投切导致功率突减，易得系统交流侧频率响应与频率变化率响应如图2及图3所示。
可以看出，交流并网系统在a时刻出现负荷波动，导致功率出现差额。在不平衡功率的驱动下，由图2可知，交流频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，频率变化量达到最大，此时间段dfac/dt＜0，释放能量，为系统惯量响应时间；
随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段dfac/dt>0，吸收能量。
由图3可知，系统频率变化率dfac/dt在a点陡然下降，分析得出dfac/dt先反向增大后减小，某时刻减小为零后变为正值。
在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要较大的主动惯性时间常数，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，系统具有较大的惯量的需求。但是主动惯性时间常数也不能过大，否则会导致直流电压变化率过大，进而影响系统的直流电压的稳定运行。
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要较小的主动惯性时间常数，以加快系统频率fac的恢复，若主动惯量常数太大，则频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
步骤3：采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并自适应频率的恢复需求来构造虚拟惯量控制参数；
为了使光伏并网系统在主动惯量支撑时具有更好的动态响应特性，本发明将上述主动惯量常数与功率波动、系统频率变化率的关系相结合，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并自适应频率的恢复需求来构造虚拟惯量控制参数。由于光伏并网系统的主动惯性时间常数的取值不能过大，因此本发明的惯性常数的自适应控制采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式来构造。当交流系统出现频率扰动时，光伏并网系统的主动惯性时间常数自适应控制方程如下：
式中：λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
以图3中的dfac/dt数据为基础，取μ＝-0.02、α＝-1、β＝20、γ＝5，得到主动惯性时间常数自适应调整方程在不同频率变化率时如图4所示，可知光伏的主动惯量参数能够随着频率的变化和变化，从而自适应频率的恢复需求，显著提高光伏并网系统的稳定运行和主动支撑能力。
步骤4：结合光伏并网换流器的控制逻辑，得到基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统自适应虚拟惯量构网控制方案。
结合光伏并网系统虚拟惯量控制方程(1)和具有限幅能力的Sigmoid函数的变式(2)，可得基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统自适应虚拟惯量构网控制方案。与传统的变流器虚拟惯量控制策略相比，本发明提出的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，利用具有限幅能力的连续Sigmoid函数来模拟虚拟惯量参数的变化过程，并自适应频率的恢复需求，显著提高光伏并网系统的稳定运行和主动支撑能力，且无需配置额外的通讯或传感器，提高了新能源并网控制系统的可扩展性。
另一方面，本发明还提供基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，所述系统包括：
参数引入模块，用于通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，从而得到同步发电机转子运动方程；
设计原则分析模块，用于分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则；
参数构造模块，用于采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，从而得到对应的自适应虚拟惯量构网控制方案。
进一步的，包括：
所述参数引入模块中，通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯量控制参数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数，且系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。
进一步的，包括：
所述设计原则分析模块中，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则包括：
若某段时间内光伏并网负荷投切导致功率突减，分别得到系统交流侧频率变化响应图与交流侧频率变化率响应图；
根据所述系统交流侧频率变化响应图得到出现负荷波动的时刻a，此时，在不平衡功率的驱动下，交流侧频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，后频率变化量达到最大，此时间段dfac/dt＜0，且释放能量；随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段dfac/dt>0，吸收能量；其中，fac为系统交流侧频率随时间变化的频率变化曲线；
根据交流侧频率变化率响应图得到频率变化率最小值为时刻b，频率变化率最大值为时刻c，因此，在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调大，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，此时，继续将虚拟惯量控制参数调大，直至影响系统的直流电压的稳定运行；
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调小，以加快系统频率fac的恢复，否则，频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
进一步的，包括：
所述参数构造模块中，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，表示为：
其中，λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
本发明公开的系统中的其他技术特征，与对应的方法相同，在此不再赘述。
另外，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
最后，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制图中的虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，从而得到同步发电机转子运动方程；
S2分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则；
S3采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，从而得到对应的自适应虚拟惯量构网控制方案。
2.根据权利要求1所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，其特征在于，所述步骤S1通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯量控制参数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数，且系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。
3.根据权利要求2所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则包括：
若某段时间内光伏并网负荷投切导致功率突减，分别得到系统交流侧频率变化响应图与交流侧频率变化率响应图；
根据所述系统交流侧频率变化响应图得到出现负荷波动的时刻a，此时，在不平衡功率的驱动下，交流侧频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，后频率变化量达到最大，此时间段中，dfac/dt＜0，且释放能量；随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段中，dfac/dt>0，且吸收能量；其中，fac为系统交流侧频率随时间变化的频率变化曲线；
根据交流侧频率变化率响应图得到频率变化率最小值为时刻b，频率变化率最大值为时刻c，因此，在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调大，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，此时，继续将虚拟惯量控制参数调大，直至影响系统的直流电压的稳定运行；
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调小，以加快系统频率fac的恢复，否则，频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
4.根据权利要求3所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，表示为：
其中，λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
5.一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，其特征在于，所述系统包括：
参数引入模块，用于通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，从而得到同步发电机转子运动方程；
设计原则分析模块，用于分析负荷波动时交流侧频率及其变化率的响应情况，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则；
参数构造模块，用于采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，从而得到对应的自适应虚拟惯量构网控制方案。
6.根据权利要求5所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，其特征在于，所述参数引入模块中，通过模拟同步发电机转子的动态特性，将虚拟惯量控制参数引入到光伏并网变流器中，同步发电机转子运动方程为：
式中，H为同步机的惯量控制参数，ω是同步角频率，ωgrid为交流电网角频率，Pmec和Pe为机械功率和电磁功率，Kd代表阻尼系数，且系数H和Kd共同表征了虚拟惯量控制的惯性响应特征和阻尼特征。
7.根据权利要求6所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，其特征在于，所述设计原则分析模块中，明确所述虚拟惯量控制参数的设计原则包括：
若某段时间内光伏并网负荷投切导致功率突减，分别得到系统交流侧频率变化响应图与交流侧频率变化率响应图；
根据所述系统交流侧频率变化响应图得到出现负荷波动的时刻a，此时，在不平衡功率的驱动下，交流侧频率首先进入跌落期，频率下降至最低点，后频率变化量达到最大，此时间段dfac/dt＜0，且释放能量；随后系统进入恢复期，频率开始逐渐恢复，此时间段dfac/dt>0，吸收能量；其中，fac为系统交流侧频率随时间变化的频率变化曲线；
根据交流侧频率变化率响应图得到频率变化率最小值为时刻b，频率变化率最大值为时刻c，因此，在a-b段dfac/dt的斜率ka-b＜0，交流系统频率fac不断减小，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调大，以减小不平衡功率对交流系统的冲击，此时，继续将虚拟惯量控制参数调大，直至影响系统的直流电压的稳定运行；
在b-c段dfac/dt的斜率ka-b＞0，交流系统频率fac在主动惯量支撑的作用下开始恢复，此阶段需要将虚拟惯量控制参数调小，以加快系统频率fac的恢复，否则，频率变化率将反向变大，c点变高，导致直流电压超调，不利于系统频率稳定。
8.根据权利要求7所述的基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制系统，其特征在于，所述参数构造模块中，采用具有限幅能力的Sigmoid函数的变式，并依据自适应频率的恢复需求构造所述虚拟惯量控制参数，表示为：
其中，λmax是为防止正常运行时主动惯性时间常数因噪声或小扰动影响而进行调整的启动阈值，H0为正常运行时光伏并网系统的主动惯性时间常数；α、β、μ和γ分别为主动惯量自适应控制调整系数，根据系统自身强度和所受不同程度的扰动进行配置，以适应不同系统的不同运行方式，使光伏并网系统能够为交流系统提供适合的主动惯量支撑。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，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至4任一项所述基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410343126.2A CN118249415A (zh) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | 一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410343126.2A CN118249415A (zh) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | 一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118249415A true CN118249415A (zh) | 2024-06-25 |
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ID=91561890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202410343126.2A Pending CN118249415A (zh) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | 一种基于限幅Sigmoid函数的光伏并网系统虚拟惯量构网控制方法及系统 |
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-
2024
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