[发明专利]基于虚拟同步机的组串式无储能光伏发电系统控制方法

摘要

本发明公开了分布式发电领域的一种基于虚拟同步发电机技术的组串式光伏发电系统控制方法。本发明采用多个由PV组件和DC/DC变换器组成的光伏单元并联构成直流母线，逆变器采用虚拟同步发电机控制技术使得该光伏发电系统具备一次调频调压和转动惯量特性，为了避免直流母线电压和功率波动对逆变器虚拟同步发电机特性的影响，引入直流母线电压和直流母线功率控制环，并提出了改进P‑ω下垂控制算法。本发明在实现传统虚拟同步发电机输出特性的基础上，考虑了逆变器直流侧电压和功率波动的影响，使得光伏逆变器直流侧和交流侧能量获得跟好的匹配效果，直流母线电压稳定性提高，提高交流侧输出电压幅值和频率抗扰性。

主权项

一种基于虚拟同步机的组串式无储能光伏发电系统，其特征在于，所述基于虚拟同步机的组串式无储能光伏发电系统，包括光伏单元(1‑n)分别并联在直流母线(DC+，DC‑)一侧上，直流母线(DC+，DC‑)另一侧连接三相电压型PWM逆变器，再经过LfRfCf滤波电路、线路阻抗Zline连接电网；其中光伏单元由PV组件、DC/DC变换器、直流侧滤波电容组成，DC/DC变换器实现PV组件电压的提升以及最大功率控制；所述虚拟同步机采用同步发电机的经典二阶模型，假定极对数为1，转子运动方程如式(1)所示，Jdωdt=Pm-Peω-DΔωdθdt=ω---(1)]]>式中：Pm、Pe分别为机械功率和电磁功率；ω为实际电角速度；Δω为实际电角速度和电网电角速度之差；θ为电角度；D为定常阻尼系数；J为转动惯量；定子电气方程如式(2)所示：E·=U·+I·(ra+jxa)---(2)]]>式中：ra为电枢电阻，xa为同步电抗，为同步发电机机端电压，为定子电流；借鉴同步发电机调速器的基本原理，逆变器模拟同步发电机一次调频特性，通常采用有P‑f下垂和Q‑u下垂的下垂控制方程为ω＝ωN‑Dp(P‑PN)  Dp＞0           (3)u＝uN‑Dq(Q‑QN)  Dq＜0           (4)式中，PN、QN分别为额定有功功率和额定无功功率；P、Q分别为VSG输入的有功功率和无功功率；P与式(1)中Pm具有相同的物理含义，即P＝Pm；Dp为有功‑频率下垂系数；Dq为无功‑电压下垂系数；P为有功功率，f频率，Q为无功功率，u为电压。