[发明专利]电网电压不平衡时基于虚拟同步发电机的多目标优化控制方法

说明书

一种电网电压不平衡时基于虚拟同步发电机的多目标优化控制方法，首先利用平衡电流VSG方法得到dq坐标系下的基准电流指令值；所得基准电流指令值结合电网电压不平衡参数，得出实现电流三相平衡、有功或无功功率无波动三个控制目标时，并网逆变器dq坐标系下电流指令值；根据电流指令值和基准电流指令值关系得出三个控制目标时的修正值；引入优化系数，对各目标下的输出电流指令修正值参数进行统一，得到可实现多目标优化的输出电流指令修正值；根据修正值对电流指令值进行修正；对dq坐标下修正后的电流进行跟踪，通过调节优化系数，实现了输出电流三相平衡，输出有功或无功功率恒定等的多目标控制，进而实现了并网逆变器输出性能最优。

技术领域

本发明属于分布式发电技术领域，涉及一种电网电压多目标优化控制方法。

背景技术

随着电力系统中分布式逆变电源装机容量的增加，同步发电机装机容量比例相对下降，导致电力系统中旋转备用容量及转动惯量也相应减小，对电网的安全稳定运行带了严峻挑战。因此，要求并网运行的分布式逆变电源不仅能够向电网提供能源，还应具备一定的电网电压幅值和频率的支撑能力，以增强电网运行的稳定性。VSG控制技术，通过模拟同步发电机的工作原理、有功调频及无功调压特性，使得分布式逆变电源从运行机制和外特性上与传统同步发电机相似，能够为电网提供一定的惯性和阻尼支撑。

针对以上问题，常规的控制方法有外特性为受控电流源的电流型VSG控制技术、外特性为受控电压源的电压型VSG控制技术。其中电流型VSG控制不能为电力系统提供电压和频率支撑，只适用于分布式电源渗透率较低的电网环境下的并网运行；电压型VSG适用于渗透率较高的弱电网环境下并网运行机及孤岛模式下的应用。以上针对VSG的研究都是基于理想电网条件下，但实际电网中常出现电压跌落、三相不平衡和谐波畸变等瞬态、稳态故障，基于传统VSG控制的将导致逆变器输出电流三相不平衡，同时输出有功及无功功率将出现两倍电网基波频率的波动；在对传统VSG控制技术改进后，仍然无法达到对输出电流平衡、有功或无功功率无波动等多目标优化控制的目的。

发明内容

本发明的目的为解决在电网电压不平衡情况下，实现输出电流平衡、有功或无功功率无波动等多目标优化控制，提出一种电网电压不平衡时基于虚拟同步发电机(VSG)的多目标优化控制技术。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种电网电压不平衡时基于虚拟同步发电机的多目标优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用平衡电流VSG控制得到dq坐标系下的基准正、负序电流指令值；

(2)基准正、负序电流指令值再结合电网电压不平衡参数，得到实现电流三相平衡、有功功率或无功功率无波动三个单一控制目标时，并网逆变器dq坐标系下正、负序电流指令值，进而得到各单一目标下的正、负序输出电流指令修正值；

(3)引入优化系数，对各单一目标下的正、负序输出电流指令修正值参数进行统一，进一步得到可实现多目标优化的正、负序输出电流指令修正值；

(4)使用多目标优化的正、负序输出电流指令修正值分别对并网逆变器dq坐标系下基准正、负序电流指令值进行修正，得到dq坐标下修正后的正、负序电流指令值；

(5)对dq坐标下修正后的正、负序电流进行跟踪，通过调节优化系数，实现了输出电流三相平衡，输出有功或无功功率恒定等的多目标控制，进而实现了控制并网逆变器输出性能最优。

进一步，步骤(1)所述的利用平衡电流VSG控制得到dq坐标系下的基准正、负序电流指令值的方法为：

(1-1)基于不平衡电网电压下，并网逆变器输出瞬时复功率可表示为：