[发明专利]一种含功率反馈的自适应惯量下垂控制方法

说明书

本发明涉及微电网技术中的逆变器控制技术，旨在提供一种含功率反馈的自适应惯量下垂控制方法。包括：采集微电网中的三相逆变器输出的瞬时电压和电流信号，计算瞬时有功功率和无功功率；将有功功率作为下垂控制环节惯量的调节依据；根据有功功率的大小，动态调节下垂控制环节中的时间常数；根据所确定的参数，通过下垂控制生成三相逆变器的输出电压幅值参考值和输出电压角频率参考值。本发明在下垂控制的惯量环节中引入功率反馈控制，根据逆变器输出功率的大小，动态调节逆变器惯量大小，起到限制逆变器输出频率变化率的效果，增强系统的稳定性。本发明适用于微电网中逆变器惯量自适应控制，抑制在不同状况下的系统频率变化率，提高系统稳定性。

技术领域

本发明涉及一种功率反馈的自适应惯量下垂控制方法，属于微电网技术中的逆变器控制技术。

背景技术

在传统的电力系统中，同步发电机作为主要的发电装置，由于其机械的转子结构，系统具有较大的惯性；当进行切载或者局部发生故障时，系统的频率不会发生突变，具有较强的稳定性。随着新能源的快速发展，微电网技术成为新能源消纳的重要方案。由于微电网中大量的电力电子设备的接入，当系统的负载发生突变，或者局部故障时，容易导致微电网系统的频率的突变，使得大量的电力电子设备脱网，影响系统的稳运行。

传统的微电网中的逆变器控制多采用集中控制和下垂控制，但系统缺少惯量，系统的稳定性和鲁棒性较差。针对电力电子装置缺少转动惯量的问题，相关研究人员提出虚拟同步机的控制策略，通过模拟同步机的机械方程，使逆变器的输出外特性接近同步机的输出特性。但该种控制策略中，如果惯量环节设置过小，则对频率变化无明显影响；如果惯量环节设置过大，则会导致系统的震荡；并且没有明确惯量对频率变化率的影响，不能对系统的频率变化率进行直接设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种含功率反馈的自适应惯量下垂控制方法，用以抑制微电网中不同状况下频率变化率的变化。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种含功率反馈的自适应惯量下垂控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集微电网中的三相逆变器输出的瞬时三相电压v_a、v_b，v_c和三相电流信号i_a、i_b、i_c，计算逆变器输出的瞬时有功功率P和无功功率Q；

(2)将步骤(1)计算得到的有功功率P，作为下垂控制环节惯量的调节依据；根据有功功率P的大小，动态调节下垂控制环节中的时间常数τ；

(3)根据步骤(1)、(2)所确定的参数，通过下垂控制生成三相逆变器的输出电压幅值参考值V_ref和输出电压角频率参考值ω_ref。

本发明中，步骤(1)中所述瞬时有功功率P和无功功率Q的计算公式如下所示：

其中P为逆变器输出的有功功率，Q为逆变器输出的无功功率，v_a、v_b、v_c分别为逆变器输出的瞬时三相电压，i_a、i_b、i_c为逆变器输出的瞬时三相电流。

本发明中，步骤(2)中将逆变器的有功功率P作为下垂控制环节惯量的调节依据，具体如式(2)所示：