[发明专利]一种计及储能容量和SOC约束的模糊自适应VSG控制方法

权利要求书

1.一种计及储能容量和SOC约束的模糊自适应VSG控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：建立基于储能SOC的含功率权重分配VSG控制模型，得到对应的特征方程并确定权重系数的取值范围；

步骤2：基于权重系数的取值范围计算用于作为自适应惯量的输出论域的计及储能容量和SOC约束的等效惯量并确定自适应惯量的范围；

步骤3：将步骤2中确定的自适应惯量范围作为模糊自适应控制环节中自适应惯量的输出论域，将自适应惯量和模糊自适应控制环节另一输出变量自适应阻尼分别叠加给定的惯量初值和阻尼初值后联合控制VSG；

步骤1中的VSG控制模型中，根据SOC的约束和VSG的调频特性，将参考功率P_ref解构为两个分量，并引入权重系数μ来改变两个分量的占比，参考功率的表达式为：

P_ref＝P_SOC+P_VSG＝k_SOCμ(SOC_ref-SOC)+k_ω(1-μ)(ω_s-ω)其中，ω_s为电网的同步角频率；P_SOC和P_VSG分别表示调节SOC和VSG调频所需要的功率；权重系数μ满足0＜μ＜1；k_SOC(SOC_ref-SOC)和k_ω(ω_s-ω)分别为SOC调节分量和VSG调频分量；SOC_ref是电池的参考荷电状态，设定为50％；当频率或SOC的偏移量达到最大容许值时，为了避免过电流，P_ref等于VSG的额定功率，因此，k_SOC和k_ω分别SOC调节参数和VSG调频参数，表示为：

其中，P_VSG为VSG的额定功率；ω_α和SOC_α为角频率的最大容许偏移量和储能荷电状态的最大容许偏移量，分别为1％和50％；

步骤1中的VSG控制模型，其对应的控制特征方程为：

式中，E为VSG的输出电压幅值，U为电网线电压的有效值，X为线路阻抗，E_b和Q_b分别为储能电池的电压和容量，μ为权重系数，ω_s为电网的同步角频率，s为拉普拉斯算子，J为转动惯量，k_ω为角频率的调节系数，k_SOC为储能电池的调节系数；

步骤2中的计及储能容量和SOC约束的等效惯量，其计算公式为：

式中，J_B,eq为计及储能容量和SOC约束的等效惯量，C_max为储能电池的最大充放电倍率，U_CN为储能电池的额定电压，SOC为储能电荷状态值，SOC_ref为电池的参考荷电状态值，H为惯性时间常数，C_eq为额定运行条件下储能电池的等效容值，

所述等效惯量基于对同步发电机的转子动能E_K和储能电池的电势能E_C采用能量守恒定律时，扣除电势能中维持SOC所用的能量得到，同步发电机的转子动能和储能电池的电势能的表达式为：

其中，C为储能电池的容值，u为电池电压值，J为系统惯量，ω为系统角频率。

2.根据权利要求1所述的一种计及储能容量和SOC约束的模糊自适应VSG控制方法，其特征在于，所述的角频率的调节系数，其计算公式为：

式中，P_VSG为VSG的额定功率，ω_α为角频率的最大容许偏移量。

3.根据权利要求1所述的一种计及储能容量和SOC约束的模糊自适应VSG控制方法，其特征在于，所述的储能电池的调节系数，其计算公式为：

式中，SOC_α为储能电荷状态的最大容许偏移量。