[发明专利]考虑虚拟同步机功角影响的阻抗自适应功率解耦控制方法

摘要

本发明涉及分布式发电领域，旨在提供一种考虑虚拟同步机功角影响的阻抗自适应功率解耦控制方法。包括：利用虚拟同步机的输出有功功率估算功角的波动量Δδ，再计算虚拟阻抗的虚拟电阻值Rv和虚拟感抗值Xv；然后将虚拟阻抗值Rv和Lv加入到逆变器电压控制环，以得到的电压给定值EO*作为内环电压控制环的给定信号，最后以内环控制的输出信号作为逆变器的控制信号，而其中内环为电压和电流的双闭环控制。本发明考虑到导致功角的增大所造成的功率耦合问题，在输出功角波动时自主改变虚拟阻抗值大小，实现虚拟同步机的功率解耦。能解除功角即有功功率环路对于无功功率控制环路的影响，具有稳定、精确、优良的控制效果。

主权项

考虑虚拟同步机功角影响的阻抗自适应功率解耦控制方法，其特征在于，在分布式电源的三相逆变电路中，直流侧由清洁能源或储能装置并联电容构成，交流侧后接滤波器，并通过线路接入电网；定义逆变器输出电压E与电网电压U之间的夹角为功角δ，通过实时调节虚拟阻抗值补偿功角对无功功率控制环路的影响，实现功率解耦；其中虚拟阻抗包括虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv，虚拟电感Lv对应的虚拟感抗用Xv表示；该控制方法具体包括以下步骤：(1)利用输出有功功率Pe估算功角的波动量Δδ：Δδ=Kcor(PeP0-1)·δ0]]>该式中，P0、δ0为虚拟同步机稳态工作点输出功率及功角；Kcor为功角波动量估算的比例系数，根据稳态工作点输出功率与功角的比进行确定；(2)利用步骤(1)所得功角波动量Δδ计算虚拟阻抗的虚拟电阻值Rv和虚拟感抗值Xv：Rv=-X0(1+KConst)·ΔδXv=R0(1+KConst)·Δδ]]>式中，X0、R0分别为稳态工作点总的系统感抗与电阻值；KConst是与稳态工作点相关的常量值，由虚拟同步机的阻抗角θ的稳态分量θ0及功角δ的稳态分量δ0决定：KConst=cosθ0cos(θ0-δ0)-cosθ0]]>(3)将虚拟阻抗值Rv和虚拟电感Lv加入到逆变器电压控制环，即以参考电势减去虚拟阻抗上的压降作为内环电压环控制的参考值，在复平面的具体表达式如下：EO*(s)＝Er(s)‑(RV+sLV)·I(s)式中，EO*为内环电压环控制的给定值；Er即参考电势，由上层虚拟同步机控制环得到；I为并网电流；s表示复频率；(4)将上一步所得到的电压给定值EO*作为内环电压控制环的给定信号，以内环控制的输出信号作为逆变器的控制信号，其中内环为电压和电流的双闭环控制。