CN117154765B - 有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** - Google Patents
有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN117154765B CN117154765B CN202311413320.5A CN202311413320A CN117154765B CN 117154765 B CN117154765 B CN 117154765B CN 202311413320 A CN202311413320 A CN 202311413320A CN 117154765 B CN117154765 B CN 117154765B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- power
- direct current
- reference value
- value
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 86
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
- H02J3/241—The oscillation concerning frequency
-
- 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
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
- H02J3/44—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with means for ensuring correct phase sequence
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及***，方法包括：根据直流母线电压实际值和直流母线电压参考值的低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；根据机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功‑频率控制方程及相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的有功‑频率控制方程及幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；确定三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对三相并网逆变器进行控制。有效实现了有功备用式构网型光伏虚拟同步发电机的稳定控制。
Description
技术领域
本发明属于电力自动化技术领域，尤其涉及一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及***。
背景技术
光伏(PV)、风力等新能源具有随机性、波动性及间歇性特征，其大规模接入电网使电网调频调峰难度加大。在传统光伏发电***中，逆变器常采用最大功率点跟踪(MPPT) 的“跟网型”控制，提高了光伏发电效率。但随着光伏装机容量在电力***中的比例越来越高，电力***惯性下降明显，负荷波动时不具备响应***频率变化的惯性支撑能力和一次调频能力，降低了电力***运行的稳定性。为此，“构网型”控制技术应运而生，如下垂控制、虚拟同步发电机(VSG)控制，其模拟传统同步发电机运行特性，为***提供惯量、阻尼，具有友好并网的优良特性。然而，现有VSG的研究将直流侧设定为稳压源，而实际上光伏组件输出电压及功率直接受光照、温度等影响，其动态特性不能忽略。因此，传统VSG不能直接应用于光伏发电***，并引发了学者对光伏虚拟同步技术(PV-VSG)的研究兴趣。
现有的PV-VSG，其参与调频的方式分为两类，即有功备用式和储能式。前者是光伏机组单独参与***调频，其减载运行于非最大功率点，从而保持一定有功备用。后者是给光伏机组配置一定容量的储能，光伏机组仍然运行于最大功率点，通过储能快速释放和吸收有功功率参与***调频。对于现已投运的光伏电站一般不具备储能条件，在此类场站应用储能，则面临着机组改造（加设储能）问题，难度大、成本高、运维难，直接限制了该技术的应用。而有功备用式减载运行使光伏机组具备双向调频的能力，且可维持较长的时间，是实现已投运光伏电站参与调频调度的有效途径。
对于有功备用式构网型控制策略，文献“用于源端无储能配置的光伏***的虚拟同步机控制方法”通过控制直流母线电压实现有功备用及其调用，并引入频率偏差及其高通分量调节直流母线电压，实现一次调频和惯量支撑，但频率高通分量容易噪声，使***抗扰性降低。文献“考虑有功备用容量的构网型光伏发电***控制方法及***”则以VSG转子运动方程为基础，通过直流母线电压控制调用有功备用，但该控制方案下直流母线电压与***直流功率、交流功率及频率关联，光伏阵列输出功率、电网电压幅值及其频率波动均可能引发直流母线电压的剧烈波动。
发明内容
本发明的目的为解决在电网电压波动、功率不平衡等扰动情况下，实现光伏并网逆变器的功率支撑，提出一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及***。
第一方面，本发明提供一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，包括：
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
第二方面，本发明提供一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***，包括：
确定模块，配置为根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取模块，配置为获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
第一计算模块，配置为根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；
第二计算模块，配置为根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
第三计算模块，配置为根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
控制模块，配置为基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值，以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：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能够执行本发明任一实施例的有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法的步骤。
本申请的有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及***，通过直流母线电压控制调用有功备用，进而调节直流-交流功率流动，并通过直流母线电压低通量反馈来抑制交流功率波动，有效实现了有功备用式构网型光伏虚拟同步发电机的稳定控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是有功备用式构网型并网控制技术，通过有功备用提供功率、能量来源，在电网电压频率及幅值变化时，通过VSG控制和直流母线电压控制，抑制暂态过程中电网电压频率及幅值的变化量和变化率，实现并网逆变器在电网暂态过程的功率支撑的控制目标。
本发明适用于无储能装置的光伏发电***，其控制***包括Boost升压变换器控制器、并网逆变器控制器。
请参阅图1，其示出了本申请的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法的流程图。
如图1所示，有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法具体包括以下步骤：
步骤S101，根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值。
Boost升压变换器控制中，在控制器中内置辐照度、温度以及风速等因素与光伏阵列最大功率点的关系，通过实时对比辐照度、温度等环境因素，确定最大功率点。为了保证最大功率点的精度，又不频繁增加***扰动，每小时实施最大功率点跟踪算法(MPPT)来校正最大功率点。
基于MPPT算法获得光伏阵列最大功率点，根据有功备用系数设定直流功率参考值，其中，设定直流功率参考值的表达式为：
，
式中，为直流功率参考值，/>为有功备用系数，/>为最大功率点的功率值；
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，其中，计算所述占空比D的表达式为：
，
式中，为PI控制器的微分控制，/>为直流功率实际值；
根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值，其中，计算直流母线电压实际值的表达式为：
，
式中，为直流母线电压实际值，/>为光伏阵列输出电压。
步骤S102，获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率。
Boost升压变换器与逆变器能量交换过程中，需要通过Boost升压变换器的状态变化来确定逆变器的状态，即通过直流母线电压变化引起的能量波动，为交流侧提供额外的能量。
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，其中，计算直流功率修正值的表达式为：
，
式中，为直流功率修正值，/>为PI控制器的比例控制，/>为直流母线电压参考值；
根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率，其中，计算所述机械功率的表达式为：
，
式中，为机械功率， />为直流功率参考值。
步骤S103，根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量。
在本步骤中，计算VSG控制的相角修正量的表达式为：
，
式中，为VSG控制的相角修正量，/>为直流母线电压实际值的第一低通量，/>为拉普拉斯算子，/>为直流母线电压参考值，/>为直流母线电压实际值；
计算VSG控制的幅值修正量的表达式为：
，
式中，为直流母线电压实际值的第二低通量，/>为VSG控制的幅值修正量。
步骤S104，根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角。
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程，确定三相并网逆变器的内电势的角频率，其中，计算所述角频率的表达式为：
，
式中，为VSG的惯性系数，/>为额定角频率，/>为机械功率，/>为交流功率实际值，/>为VSG的阻尼系数，/>为VSG的输出角频率的微分量，/>为VSG的输出角频率；
根据三相并网逆变器的内电势的角频率和相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角，其中，计算所述相位角的表达式为：
，
式中，为VSG控制的相角修正量，/>为三相并网逆变器的内电势的相位角。
步骤S105，根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值。
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程，确定三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值；
，
式中，为电压积分系数，/>为三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值的微分量，/>为无功功率参考值，/>为无功功率实际值，/>为无功-电压下垂系数，/>为三相并网逆变器的内电势的幅值，/>为额定电压幅值；
根据三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值和幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值，其中，计算所述电势幅值的表达式为：
，
式中，为幅值修正量，/>为三相并网逆变器的内电势的电势幅值。
步骤S106，基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值，确定三相并网逆变器的输出电流参考值，其中，计算输出电流参考值的表达式为：
，
，
式中，为d轴输出电流参考值，/>为q轴输出电流参考值，/>为d轴电流环PI控制器，/>为q轴电流环PI控制器，/>为d轴输出电压参考值，/>为q轴输出电压参考值，/>为d轴输出电压实际值，/>为q轴输出电压实际值；
根据三相并网逆变器的输出电流参考值和输出电流实际值确定所述三相并网逆变器的内电势参考值，其中，计算所述内电势参考值的表达式为：
，
，
式中，为d轴内电势，/>为q轴内电势，/>为d轴电压环PI控制器，/>为q轴电压环PI控制器，/>为d轴输出电流实际值，/>为q轴输出电流实际值；
基于脉宽调制PWM控制器和内电势参考值，确定调制信号对所述三相并网逆变器进行控制。
综上，本申请的方法，根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；获取直流母线电压参考值，根据直流母线电压参考值和直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据直流功率修正值和直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；根据直流母线电压实际值的第一低通量和直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；根据机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；基于三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对三相并网逆变器进行控制。通过直流母线电压控制调用有功备用，进而调节直流-交流功率流动，并通过直流母线电压低通量反馈来抑制交流功率波动，有效实现了有功备用式构网型光伏虚拟同步发电机的稳定控制。
请参阅图2，其示出了本申请的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***的结构框图。
如图2所示，光伏虚拟同步发电机控制***200，包括确定模块210、获取模块220、第一计算模块230、第二计算模块240、第三计算模块250以及控制模块260。
其中，确定模块210，配置为根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；获取模块220，配置为获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；第一计算模块230，配置为根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；第二计算模块240，配置为根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；第三计算模块250，配置为根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；控制模块260，配置为基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值，以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量；
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，包括：
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量，其中，计算VSG控制的相角修正量的表达式为：
，
式中，为VSG控制的相角修正量，/>为直流母线电压实际值的第一低通量，/>为拉普拉斯算子，/>为直流母线电压参考值，/>为直流母线电压实际值；
计算VSG控制的幅值修正量的表达式为：
，
式中，为直流母线电压参考值的第二低通量，/>为VSG控制的幅值修正量；
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值包括：
基于MPPT算法获得光伏阵列最大功率点，根据有功备用系数设定直流功率参考值，其中，设定直流功率参考值的表达式为：
，
式中，为直流功率参考值，/>为有功备用系数，/>为最大功率点的功率值；
根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，其中，计算所述占空比D的表达式为：
，
式中，为PI控制器的微分控制，/>为直流功率实际值；
根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值，其中，计算直流母线电压实际值的表达式为：
，
式中，为直流母线电压实际值，/>为光伏阵列输出电压。
3.根据权利要求1所述的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率包括：
获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，其中，计算直流功率修正值的表达式为：
，
式中，为直流功率修正值，/>为PI控制器的比例控制，/>为直流母线电压参考值；
根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率，其中，计算所述机械功率的表达式为：
，
式中，为机械功率，/>为直流功率参考值。
4.根据权利要求1所述的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角包括：
根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程，确定三相并网逆变器的内电势的角频率，其中，计算所述角频率的表达式为：
，
式中，为VSG的惯性系数，/>为额定角频率，/>为机械功率，/>为交流功率实际值，/>为VSG的阻尼系数，/>为VSG的输出角频率的微分量，/>为VSG的输出角频率；
根据三相并网逆变器的内电势的角频率和相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角，其中，计算所述相位角的表达式为：
，
式中，为VSG控制的相角修正量，/>为三相并网逆变器的内电势的相位角。
5.根据权利要求1所述的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值包括：
根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的有功-频率控制方程，确定三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值；
，
式中，为电压积分系数，/>为三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值的微分量，/>为无功功率参考值，/>为无功功率实际值，/>为无功-电压下垂系数，/>为三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值，/>为额定电压幅值；
根据三相并网逆变器的内电势的初始电势幅值和幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值，其中，计算所述电势幅值的表达式为：
，
式中，为幅值修正量，/>为三相并网逆变器的内电势的电势幅值。
6.根据权利要求1所述的一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制包括：
基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值以及VSG的输出电压实际值，确定三相并网逆变器的输出电流参考值，其中，计算输出电流参考值的表达式为：
，
，
式中，为d轴输出电流参考值，/>为q轴输出电流参考值，/>为d轴电流环PI控制器，/>为q轴电流环PI控制器，/>为d轴输出电压参考值，/>为q轴输出电压参考值，/>为d轴输出电压实际值，/>为q轴输出电压实际值；
根据三相并网逆变器的输出电流参考值和输出电流实际值确定所述三相并网逆变器的内电势参考值，其中，计算所述内电势参考值的表达式为：
，
，
式中，为d轴内电势，/>为q轴内电势，/>为d轴电压环PI控制器，/>为q轴电压环PI控制器，/>为d轴输出电流实际值，/>为q轴输出电流实际值；
基于脉宽调制PWM控制器和内电势参考值，确定调制信号对所述三相并网逆变器进行控制。
7.一种有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制***，其特征在于，包括：
确定模块，配置为根据直流功率参考值和直流功率实际值确定Boost升压变换器的占空比D，并根据所述占空比D调节直流母线电压，得到直流母线电压实际值；
获取模块，配置为获取直流母线电压参考值，根据所述直流母线电压参考值和所述直流母线电压实际值确定直流功率修正值，并根据所述直流功率修正值和所述直流功率参考值计算VSG控制的机械功率；
第一计算模块，配置为根据所述直流母线电压实际值的第一低通量和所述直流母线电压参考值的第二低通量计算VSG控制的相角修正量和幅值修正量，其中，计算VSG控制的相角修正量的表达式为：
，
式中，为VSG控制的相角修正量，/>为直流母线电压实际值的第一低通量，/>为拉普拉斯算子，/>为直流母线电压参考值，/>为直流母线电压实际值；
计算VSG控制的幅值修正量的表达式为：
，
式中，为直流母线电压参考值的第二低通量，/>为VSG控制的幅值修正量；
第二计算模块，配置为根据所述机械功率、电网电压频率和交流功率实际值，通过VSG的有功-频率控制方程及所述相角修正量计算三相并网逆变器的内电势的相位角；
第三计算模块，配置为根据电网电压幅值、无功功率参考值和无功功率实际值通过VSG的无功-频率控制方程及所述幅值修正量计算三相并网逆变器的内电势的电势幅值；
控制模块，配置为基于所述三相并网逆变器的内电势的相位角和电势幅值，以及VSG的输出电压实际值、输出电流实际值，确定所述三相并网逆变器的内电势参考值输出信号，并通过PWM控制对所述三相并网逆变器进行控制。
8.一种电子设备，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能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413320.5A CN117154765B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413320.5A CN117154765B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117154765A CN117154765A (zh) | 2023-12-01 |
| CN117154765B true CN117154765B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=88904658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311413320.5A Active CN117154765B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117154765B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104578173A (zh) * | 2015-01-26 | 2015-04-29 | 西安交通大学 | 一种基于虚拟同步发电机技术的逆变器并网控制方法 |
| CN109672192A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种主动支撑电网的负荷虚拟同步装置控制方法和*** |
| CN109861614A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-06-07 | 南京邮电大学 | 一种考虑逆变器死区效应的永磁同步电机定子磁链观测器 |
| CN115296350A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-04 | 阳光电源(南京)有限公司 | 一种新能源电源***的控制方法及电源*** |
| CN115708284A (zh) * | 2021-08-20 | 2023-02-21 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的控制方法和控制装置 |
| CN115833241A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-03-21 | 中国电力科学研究院有限公司 | 考虑有功备用容量的构网型光伏发电***控制方法及*** |
| WO2023077740A1 (zh) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 武汉大学 | 一种并网变流器直流电容同步控制***及方法 |
| CN116154812A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-05-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种针对电网电压运行问题的构网型储能控制方法及*** |
-
2023
- 2023-10-30 CN CN202311413320.5A patent/CN117154765B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104578173A (zh) * | 2015-01-26 | 2015-04-29 | 西安交通大学 | 一种基于虚拟同步发电机技术的逆变器并网控制方法 |
| CN109861614A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-06-07 | 南京邮电大学 | 一种考虑逆变器死区效应的永磁同步电机定子磁链观测器 |
| CN109672192A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种主动支撑电网的负荷虚拟同步装置控制方法和*** |
| CN115708284A (zh) * | 2021-08-20 | 2023-02-21 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的控制方法和控制装置 |
| WO2023077740A1 (zh) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 武汉大学 | 一种并网变流器直流电容同步控制***及方法 |
| CN115296350A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-04 | 阳光电源(南京)有限公司 | 一种新能源电源***的控制方法及电源*** |
| CN116154812A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-05-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种针对电网电压运行问题的构网型储能控制方法及*** |
| CN115833241A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-03-21 | 中国电力科学研究院有限公司 | 考虑有功备用容量的构网型光伏发电***控制方法及*** |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Active Power Reserve Photovoltaic Virtual Synchronization Control Technology*;Xing Zhang et al.;《 Chinese Journal of Electrical Engineering》;第6卷(第2期);第1-6页 * |
| 双级式有功备用光伏虚拟同步机控制策略;颜湘武等;《电力***保护与控制》;第48卷(第15期);第61-68页 * |
| 发电机内电势相角与功角的测量方法及应用;周 捷等;《电力科学与技术学报》;第26卷(第2期);第49-53页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117154765A (zh) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Soliman et al. | Supervisory energy management of a hybrid battery/PV/tidal/wind sources integrated in DC-microgrid energy storage system | |
| Pourmousavi et al. | Demand response for smart microgrid: Initial results | |
| Kassem et al. | Robust control of an isolated hybrid wind–diesel power system using linear quadratic Gaussian approach | |
| CN108270241A (zh) | 风机并网逆变器虚拟同步发电机的控制方法 | |
| CN108599264B (zh) | 一种基于虚拟同步发电机控制的频率电压无差调节方法 | |
| CN115313524B (zh) | 一种基于构网型变流器的光伏发电并网控制方法及*** | |
| CN110739721A (zh) | 一种电压源型风电机组控制方法及*** | |
| CN114944663A (zh) | 一种基于构网型变流器的储能***控制方法及*** | |
| CN105262096A (zh) | 计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压频率调整方法 | |
| WO2021110171A1 (zh) | 一种基于p-u下垂特性的虚拟直流电机控制方法 | |
| CN104578181A (zh) | 一种在限电弃风工况下双馈风电机组有功出力的控制方法 | |
| Hallak et al. | Modeling and control of a doubly fed induction generator base wind turbine system | |
| Charles et al. | Field oriented control of DFIG based wind energy system using battery energy storage system | |
| CN111064232A (zh) | 基于虚拟同步发电机的微网***逆变器二次频率控制方法 | |
| CN109787274B (zh) | 一种虚拟同步控制方法及转子侧变频器控制器 | |
| CN115498656A (zh) | 虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法及装置 | |
| Zhang et al. | Research on control strategy of two-stage photovoltaic virtual synchronous generator with variable power point tracking | |
| Zhang et al. | Enhanced wind turbine maximum wind-energy capture based on the inverse-system method | |
| Song et al. | Stability and control of a grid integrated DFIM based variable speed pumped storage system | |
| Dong et al. | Power grid load frequency control based on Fractional Order PID combined with pumped storage and battery energy storage | |
| Dahiya | Superconducting magnetic energy storage coupled static compensator for stability enhancement of the doubly fed induction generator integrated system | |
| Wang et al. | Pre synchronization control strategy of virtual synchronous generator (VSG) in micro-grid | |
| CN117154765B (zh) | 有功备用式构网型的光伏虚拟同步发电机控制方法及*** | |
| Teshager et al. | Direct power control strategy based variable speed pumped storage system for the reduction of the wind power fluctuation impact on the grid stability | |
| Charles et al. | Field oriented control of Doubly Fed Induction Generator in wind power system |
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 |