[发明专利]一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法

说明书

本申请公开了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法，通过角频率检测器获取柴油发电机组的输出角频率，逆变电源控制器根据柴油发电机组的输出角频率与逆变电源的输出角频率计算暂态互阻尼，将暂态阻尼引入到基于虚拟同步算法的逆变电源控制器的控制环节，从而加速负荷扰动下的暂态能量衰减速度，抑制柴油发电机组和逆变电源输出功率和频率的振荡现象；同时对逆变电源的输出电压和电流进行派克变换后加入虚拟阻抗，改变逆变电源的等效输出阻抗，使得逆变电源与柴油发电机的转动惯量和输出阻抗匹配，从而减小负荷波动瞬间的功率过冲现象。从而减少了现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法。

背景技术

由于偏远山区的供电网络存在建设成本高、维护难，含多种分布式电源的微电网为其可靠电力供应提供了有效解决途径。分布式电源大多通过逆变器接入电网，而逆变器均为静止设备，没有机械惯性，等效输出阻抗小，响应速度极快；而在同时含有柴油发电机(Diesel Generator Source,DGS)等旋转电机接口型微源的微电网中，相对逆变器接口型微源而言，柴油发电机的惯性、输出阻抗较大，响应速度较慢，且调节过程中存在机械执行环节。当二者并联运行发生负荷扰动时，逆变器接口型电源易发生瞬时功率越限的现象，威胁其安全稳定运行，因此有必要对含逆变器接口型分布式电源和电机接口型柴油发电机的并联系统进行协调控制，进而改善并联系统的暂态运行性能。

目前，逆变电源的虚拟同步控制算法(Virtual Synchronous Generator,VSG)通过模拟同步发电机的惯性、一次调频和一次调压等外特性，极大的改善了逆变器的动态性能，增强了逆变器的抗扰动能力，且作为一种电压源型控制方法，当柴油发电机因检修或故障退出运行时，仍可独立为负载进行供电。但是，由于虚拟同步控制逆变电源未对同步发电机进行完全的等效，且由于惯性的存在，在与柴油发电机同时运行时，负荷波动会使得逆变电源和柴油发电机之间出现功率、频率振荡的暂态现象；并且由于输出阻抗、惯性的差异，虚拟同步控制逆变电源易在瞬时产生较大输出功率过冲，严重时可致使保护装置误动作，使得逆变电源退出运行。

因此，提供一种虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的暂态功率协调控制方法是亟待解决的。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统及方法，用于减少现有的虚拟同步控制逆变电源和柴油发电机并联运行时的振荡现象和瞬时功率过冲程度。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于虚拟同步控制的暂态功率协调控制系统，所述系统包括：

逆变电源、柴油发电机组、角频率检测器、逆变电源控制器；所述逆变电源控制器包括：信号采集模块、暂态互阻尼计算模块和虚拟阻抗计算模块；

所述逆变电源与所述柴油发电机组均接入电网中的交流母线；所述角频率检测器的一端与所述柴油发电机组电流电连接，所述角频率检测器的另一端与所述逆变电源控制器的一端通信连接；所述逆变电源控制器的另一端与所述逆变电源电连接；

所述信号采集模块用于：采集所述逆变电源的输出角频率、所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗；

所述角频率检测器用于：采集所述柴油发电机组的输出角频率，并将所述输出角频率发送到所述逆变电源控制器；

所述暂态互阻尼计算模块用于：将所述柴油发电机组的输出角频率与所述逆变电源的输出角频率作差计算后，乘以互阻尼系数得到暂态互阻尼；

所述虚拟阻抗计算模块用于：基于虚拟阻抗计算公式，根据所述逆变电源的滤波阻抗、所述逆变电源同步发电机的暂态电抗、所述逆变电源到公共耦合点的线路阻抗、所述逆变电源同步发电机到公共耦合点的线路阻抗计算，得到虚拟阻抗；