[发明专利]一种下垂控制方法和系统

说明书

本发明涉及电力电子控制技术领域，特别涉及一种下垂控制方法和系统，在传统下垂控制的基础上引入具有发电机调速特性的调速步骤、电压惯性步骤和频率惯性步骤，进一步提升了分布式发电单元的刚性；在调速步骤中增加有功下垂调节步骤，使分布式发电单元具有有功下垂特性；引入电磁方程，改变分布式发电单元输出阻抗特性；通过电压电流双闭环控制实现电源输出电压精确快速反应指令信号；本发明可以运用于基于多电源并联领域、岸电领域和新能源微电网领域等领域，能满足多个分布式发电单元间并联、或与多种电源间的稳定并联运行。

技术领域

本发明涉及电力电子控制技术领域，特别涉及一种下垂控制方法和系统。

背景技术

因为环境问题的迫切需要，近年来新能源和储能发电越来越受到研究人员的关注。为了提高发电系统的利用率和稳定性，基于新能源和储能的分布式发电单元是一种可行选择，而由多个分布式发电单元组成的微电网则能够提高系统容量以及能更好的进行能量管理。

传统下垂控制策略模拟了同步发电机的稳态下垂特性，因其结构简单，并且具有功率自调节能力(根据频率调节有功功率，根据电压调节无功功率)，因此传统下垂控制能广泛运用在微电网中。但该策略缺少足够的惯性，所以在与具有较大惯性的柴油发电机并联时，或接入刚性电网时，因两者特性的不同会带来较大的暂态功率冲击；当电流源接入时，功率冲击对电压和频率的影响无法避免，降低了系统运行的稳定性；且如果下垂系数设计不当，多台分布式发电单元直接并联可能直接导致系统不稳定。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种下垂控制方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种下垂控制方法，包括如下步骤：

S1、有功下垂调节步骤，所述有功下垂调节步骤模拟同步发电机静态有功下垂调节特性，根据有功功率实时改变输出角频率；根据功率大小实时改变输出转矩，为频率惯性环节提供转矩信号；

S2、惯性发电机调速步骤，所述惯性发电机调速步骤模拟柴油发电机的调速特性；

S3、频率惯性步骤，所述频率惯性步骤模拟虚拟同步发电机中的转子运动方程，将阻尼系数和转动惯量简化为一阶惯性环节中的参数；并通过一阶惯性环节减小有功功率对频率的影响，最终输出具有惯性的角频率信号；

S4、无功下垂调节步骤，所述无功下垂调节步骤模拟同步发电机静态无功下垂调节特性，根据无功功率大小实时改变输出电压大小；

S5、引入电磁方程，所述电磁方程中加入虚拟阻抗模拟分布式发电单元的输出阻抗，通过修改虚拟阻抗参数，改变分布式发电单元中的输出阻抗特性；输出电压数据为电压惯性步骤提供输入信号。

S6、电压惯性步骤，所述电压惯性步骤采用一阶惯性环节减小无功功率对电压的影响，输出具有惯性的电压信号。

作为一种优选方式，还包括步骤：

S7、双闭环控制步骤，所述双闭环控制步骤具体为电压电流双闭环控制；其中，电压电流双闭环控制中外环为电压环PI控制，内环为电流环PI控制，控制信号通过SVPWM调制输出脉冲信号。

作为一种改进，所述有功下垂调节步骤包括一有功下垂调节方程：

(P_s-P)d_ω+ω_s＝ω_ref

式中Ps、P、dω和ωs分别为给定有功功率、分布式发电单元输出有功功率、有功下垂系数和给定角频率。

作为进一步的改进，所述惯性发电机调速步骤包括调速控制器、执行器和柴油机三个模块共同完成；调速控制器为PI控制，其方程为：