[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于虚拟同步发电机的控制方法及系统，在并网预同步阶段，对电网电压进行锁相环控制，得到电网电压幅值；对虚拟同步发电机机端电压进行锁相环控制，得到机端电压幅值；将电网电压幅值作为给定值，将机端电压幅值作为反馈值，进行闭环控制，得到幅值同步量，将该幅值同步量叠加至励磁控制器的电压控制环上。对电网电压进行锁相环控制时，得到频率调整量，将该频率调整量叠加至功频控制器。本发明能够自适应的补偿由于LC/LCL滤波器导致的桥臂电压相位和机端电压相位偏差，进而实现机端电压相位和电网电压相位同步，以及幅值同步。

技术领域

本发明属于新能源发电并网技术领域，具体涉及一种基于虚拟同步发电机的控制方法及系统。

背景技术

随着全球范围内能源危机和环境问题的日益突出，以光伏、风电为代表的间歇式能源装机容量占总装机容量的比重越来越大。但是，间歇式能源出力的大幅、频率的随机波动性对系统的有功平衡造成冲击，影响系统的调频特性。不同于常规发电厂的旋转电机，通过电力电子设备接入电网的间歇式能源为非旋转的静止元件，不具备常规机组的转动惯量，其大规模接入电网将使系统等效转动惯量降低，削弱系统应对功率波动的能力，影响系统的频率暂态稳定水平。

针对该问题，可在风电、光伏电站增加大容量集中式储能平抑其出力波动。储能结合虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)技术是近年来的一个研究热点。虚拟同步发电机技术将同步发电机本体及其控制器数学模型引入储能变流器的控制方法，使电站具备惯性和主动参与一次调频、调压的能力，增强并网点电压强度。

与传统同步发电机一样，VSG并网前需预同步单元与电网同步。不同的是，由于电力电子器件过载能力弱，并网前VSG输出电压需和电网电压频率、幅值、相位一致，才能避免电流冲击。

例如，《中国电机工程学报》2014年6月5日第34卷第16期出版的作者为吕志鹏、盛万兴、钟庆昌等的《虚拟同步发电机及其在微电网中的应用》公开了一种虚拟同步发电机的控制方法，该方法通过一个锁相环来获取电网电压，并将锁相环输出的ΔU叠加至无功调节环中的电压环上，Δω叠加至机械部分中角速度环上，该方法基于单锁相环的方法，控制结构简单，但未考虑带载工况下的相位偏移问题。在离网带载预同步时，此时由于LC/LCL滤波器的作用容易导致VSG输出电压相位和桥臂电压相位偏移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟同步发电机的控制方法及系统，用以解决由于LC/LCL滤波器的作用容易导致VSG输出电压相位和桥臂电压相位偏移的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种基于虚拟同步发电机的控制方法，包括如下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

在并网预同步阶段，对电网电压进行锁相环控制，得到电网电压幅值；对虚拟同步发电机机端电压进行锁相环控制，得到机端电压幅值；

将电网电压幅值作为给定值，将机端电压幅值作为反馈值，进行闭环控制，得到幅值同步量，将该幅值同步量叠加至励磁控制器的电压控制环上。

方法方案二，在方法方案一的基础上，在并网预同步阶段，对电网电压进行锁相环控制，得到电网q轴电压，将电网q轴电压的负值经过调节器调节控制，得到频率调整量，将该频率调整量叠加至功频控制器。

方法方案三，在方法方案一的基础上，对虚拟同步发电机机端电压进行锁相环控制，还得到机端电压相位；机端电压相位分别作为虚拟同步发电机机端电压锁相环控制的相角输入和电网电压锁相环控制的相角输入。

方法方案四，在方法方案二的基础上，在离网转并网运行阶段，将虚拟同步发电机并入电网，并使得到的频率调整量为0，得到的幅值同步量为0。