申请/专利权人：东南大学溧阳研究院;东南大学

申请日：2019-07-05

公开（公告）日：2022-08-12

公开（公告）号：CN110266048B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/16;H02J3/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.08.12#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.20#公开

摘要：本发明专利公开了一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，包括下述步骤：S1,采集联络线处电网电压信息，并传输至微电网中VSG的本地控制器；S2,当检测到电网电压对称跌落故障，计算有功与无功参考指令以及电压参考指令；S3,建立故障运行点处的并网小信号模型并求解满足给定动态性能与稳定性能指标的控制参数、与，同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，切换控制参数、与；S4,本地控制器采集本地电压与电流信息，建立电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型：S5,检测到故障消除，通过相角调节实现从故障状态到正常状态的平滑过渡,能够实现电网电压恢复后VSG从故障运行状态到正常运行状态的平滑快速过渡。

主权项：1.一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，采集联络线处电网电压信息，并传输至微电网中VSG的本地控制器中；S2，对步骤S1采集到的电网电压信息做故障检测，当检测到电网电压对称跌落故障时，计算有功与无功参考指令； 其中，Qref与Pref分别为故障期间VSG的无功功率与有功功率参考指令；UG为电网电压幅值的标幺值；SN为VSG的额定装机容量；Smax为线路传输有功功率容量；根据无功功率参考指令计算电压参考指令：Uref＝Ug+kQpQref-Q+kQi∫Qref-Q其中，Uref为故障期间VSG的电压指令；Ug为电网相电压幅值瞬时测量值；kQp和kQi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Q为VSG的输出无功测量值；S3，建立故障运行点处的并网小信号模型并求解满足给定动态性能与稳定性能指标的控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，以及切换控制参数与所述步骤进一步包括：S31，建立故障运行点处的并网小信号模型，所述模型为： 其中 其中，Ug0为跌落后电网相电压的幅值，Ug0∠0为跌落后的电网电压相量；Us0为故障稳定后VSG输出电压的相电压幅值；θ0为VSG输出电压超前于电网电压的相位值，Us0∠θ0为跌落后VSG的输出电压相量；θ、ω与Us分别为VSG输出电压参考指令的相位扰动量、角频率扰动量和幅值扰动量；J为转动惯量；D为阻尼系数；K为励磁调节惯量；kω与ku分别为一次调频系数与一次调压系数；ωn为输出角频率额定值；X为VSG并网连接线路电抗；S32，设定约束条件，使得VSG在运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标，所述约束条件为： 其中，S1,2为对应运行点处VSG并网小信号模型特征方程的主导极点；ζ为阻尼比；ωs为自然频率；ts为稳定调节时间；△为误差带；S33，根据步骤S31与步骤S32计算出满足给定动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，切换控制参数与S34，按照以下控制方法，计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值： 其中，θ、ω与U分别为VSG输出电压的相位参考值、角频率参考值和幅值参考值；与分别为在故障运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数取值；Qn为VSG的输出无功额定值；P与Q分别为VSG的输出有功与无功测量值；S4，通过本地控制器采集本地电压与电流信息，分别建立电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型,所述电压环控制模型为： 其中，iidref与iiqref分别表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；kup与kui分别表示电压PI控制器的比例系数和积分系数；与分别表示在dq参考坐标系下电压参考值的d轴分量与q轴分量；uod与uoq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量与q轴分量；Cf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容值；dq参考坐标系是指将abc交流静止坐标系经过派克变换得到的直流旋转坐标系；从abc参考坐标系到dq参考坐标系变换的相角取VSG输出电压的相位参考值θ；所述故障限流控制模型为： 其中，Im为限幅后的电流幅值；Imax为触发保护的最大峰值电流值；与分别为限流之后的dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；所述电流环控制模型为： 其中，uid与uiq分别表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下d轴分量与q轴分量；kip与kii分别表示电流PI控制器的比例系数和积分系数；iid与iiq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的d轴分量与q轴分量；Lf表示逆变器终端所连接LC滤波器中的电感值；S5,当检测到故障消除时，采用以下相角调节量实现从故障状态到正常状态的平滑过渡：δθ＝kPpPn-P+kPi∫Pn-P其中，δθ为VSG输出相角调节量；kPp和kPi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Pn为VSG的输出有功额定值；P为VSG的输出有功测量值；将VSG的功率和电压参考指令切换成功率和电压额定值，同步将控制参数与动态调整为正常运行状态的对应取值J、D和K，按照如下控制方程计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值： 其中，为故障恢复控制过程中VSG的输出电压参考相角。

全文数据：一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法所属领域本发明属于新能源发电并网控制技术领域，具体涉及一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法。背景技术分布式发电distributedgeneration，DG作为一种能够高效利用新能源的发电技术得到了广泛关注。然而分布式电源大部分通过电力电子变换装置接入电网，缺乏类似于传统同步机的阻尼和惯性，而且一些分布式电源如风电和光伏，其发电具有随机性和波动性，难以参与系统的电压和频率调节，随着分布式电源渗透率的增加，其将对系统的安全稳定运行造成威胁。在此背景下，VSG控制技术因为模拟传统同步机的运行特性，能够实现分布式电源友好并网而得到了广泛研究。目前关于VSG在非理想电网情况下的并网控制研究较少，而由于实际情况中配电网的电压经常会受到负载的投切、不对称运行、短路故障等因素的影响而出现波动，考虑到传统逆变器控制策略与VSG控制策略在控制机理上存在较大差别，传统逆变器在非理想情况下的控制难以直接用于基于VSG的并网逆变器控制，VSG并网后将面临如何在诸如以上复杂电网工况下可靠运行的问题，VSG的低电压穿越问题是VSG的并网适应性关键问题之一，VSG虽具有类似于传统同步机的阻尼和惯性输出特性，但其本质上仍通过电力电子变流器接口接入电网，其过载能力有限，在电压跌落期间，如不加以控制，将引起过流而损害变流器设备；另一方面，若在电压跌落期间，通过保护设备将VSG从电网中切除，在分布式电源渗透率程度高的电网中，大量分布式电源从电网中切除也将导致过大的有功无功功率缺额，威胁到整个系统运行的稳定性和可靠性。因此，许多国家出台了相关标准，要求接入电网的分布式电源具有一定的低电压穿越能力，即在电网电压跌落期间能够不脱网连续运行，并且在故障期间，分布式电源能向电网提供一定的无功支撑，在故障消除后，分布式电源能够快速稳定恢复至正常运行状态。目前关于VSG低电压穿越控制的研究，可以分为非控制模式切换型和控制模式切换型两种：对于非控制模式切换型，有文献通过将电网电压的测量值乘以一个可变的增益后，与VSG功率外环电压参考指令和线路阻抗计算得到VSG输出电流的参考指令，并结合电流限幅器，避免电网电压跌落导致所计算的VSG输出电流参考值过大，以限制故障暂态和稳态期间VSG的输出电流；有文献采用一种动态电压前馈补偿的方式，通过快速检测峰值电流并计算得到电压补偿量前馈补偿至VSG的输出电压，以限制故障瞬间VSG输出的峰值电流，但是其均未对电压跌落期间VSG的电流和功率的暂态响应作理论分析，且并未关注故障期间VSG向电网提供有功和无功支撑的控制；有研究提出采用虚拟电阻限流与相量限流相结合的方式，分别用于限制故障期间VSG的稳态故障电流和暂态冲击电流，但是虚拟阻抗会改变VSG的输出阻抗，进而影响到其正常运行情况下的输出动态和稳态特性；对于控制模式切换型，有文献提出在电网电压跌落前后，将对VSG输出电压的控制切换为对VSG输出电流的控制，涉及两个控制环路的切换，由于电压控制与电流控制的参考相角及控制环路存在差异，会面临复杂的无缝切换控制问题，其控制结构较为复杂，工程上较难实现；有文献提出在VSG正常运行时采用平衡电流控制，电网电压跌落后切换为传统的低电压穿越控制，控制对象均为VSG的输出电流，虽不涉及控制对象的切换，但是由于其控制的是VSG的输出电流，可能会影响VSG正常运行及故障运行期间为电网提供电压支撑的能力；有研究提出在故障发生瞬间将VSG功率外环的给定电压和频率参考值锁定，故障期间电压控制器采用比例控制，其输出通过幅值限制器限制其输出电流，通过一个附加电流补偿环节调节内环电流参考值，以实现对故障期间VSG输出有功与无功的控制，该方法一来故障期间对VSG功率外环的频率惯性环节进行闭锁，会影响到故障期间VSG对电网的惯性频率支撑能力，二来其在故障发生与消除的暂态过程中动态性能不佳。在电网电压跌落后，由于VSG本身存在的惯性，其输出电压的幅值和相角在短时间内保持不变，其将会出现一个短时的输出峰值电流，引起保护的动作，将VSG从电网中切除，而在分布式电源渗透率程度高的电网中，大量分布式电源从电网中切除也将导致过大的有功无功功率缺额，威胁到整个系统运行的稳定性和可靠性；若峰值电流较小不足以引发保护动作，VSG则通过自身的调节作用，经过一段时间的暂态调节过程后再次达到稳定，但由于VSG本身一次调频与一次调压特性是在正常情况下设定的，存在一定的局限性，在不同程度的电压跌落场景下，不能提供期望的有功和无功功率支撑，不利于VSG及所并联电网在故障期间的安全稳定运行；对于目前常见的VSG低压穿越控制，其在故障期间多采用对VSG输出电流的控制，故障期间较难为电网提供电压和频率支撑；且在故障消除后，目前的VSG低压穿越控制策略较少关注实现其快速稳定恢复至正常运行状态的控制。发明内容本发明正是针对现有技术中的问题，提供了一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，能够提供不同电网电压跌落程度下VSG的有功与无功支撑功能，提高VSG及电网故障期间安全稳定运行的能力，并在故障期间为电网提供电压支撑及惯性频率支撑；能够实现系统在不同故障运行点处的稳定性能和动态性能满足设定的指标；能够有效限制VSG的暂态输出峰值电流，且不影响其正常运行状态下的输出特性；能够实现电网电压恢复后VSG从故障运行状态到正常运行状态的平滑快速过渡。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，包括如下步骤：S1，采集联络线处电网电压信息，并传输至微电网中VSG的本地控制器中；S2，对步骤S1采集到的电网电压信息做故障检测，当检测到电网电压对称跌落故障时，计算有功与无功参考指令；其中，Qref与Pref分别为故障期间VSG的无功功率与有功功率参考指令；UG为电网电压幅值的标幺值；SN为VSG的额定装机容量；Smax为线路传输有功功率容量；根据无功功率参考指令计算电压参考指令：Uref＝Ug+kQpQref-Q+kQi∫Qref-Q其中，Uref为故障期间VSG的电压指令；Ug为电网相电压幅值瞬时测量值；kQp和kQi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Q为VSG的输出无功测量值；S3，建立故障运行点处的并网小信号模型并求解满足给定动态性能与稳定性能指标的控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，以及切换控制参数与所述步骤进一步包括：S31，建立故障运行点处的并网小信号模型，所述模型为：其中其中，Ug0为跌落后电网相电压的幅值，Ug0∠0为跌落后的电网电压相量；Us0为故障稳定后VSG输出电压的相电压幅值；θ0为VSG输出电压超前于电网电压的相位值，Us0∠θ0为跌落后VSG的输出电压相量；θ、ω与Us分别为VSG输出电压参考指令的相位扰动量、角频率扰动量和幅值扰动量；J为转动惯量；D为阻尼系数；K为励磁调节惯量；kω与ku分别为一次调频系数与一次调压系数；ωn为输出角频率额定值；X为VSG并网连接线路电抗；S32，设定约束条件，使得VSG在运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标，所述约束条件为：其中，S1,2为对应运行点处VSG并网小信号模型特征方程的主导极点；ζ为阻尼比；ωs为自然频率；ts为稳定调节时间；为误差带；S33，根据步骤S31与步骤S32计算出满足给定动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，切换控制参数与S34，按照以下控制方法，计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：其中，θ、ω与U分别为VSG输出电压的相位参考值、角频率参考值和幅值参考值；与分别为在故障运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数取值；Qn为VSG的输出无功额定值；P与Q分别为VSG的输出有功与无功测量值；S4，通过本地控制器采集本地电压与电流信息，分别建立电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型,所述电压环控制模型为：其中，iidref与iiqref分别表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；kup与kui分别表示电压PI控制器的比例系数和积分系数；uo*d与uo*q分别表示在dq参考坐标系下电压参考值的d轴分量与q轴分量；uod与uoq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量与q轴分量；Cf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容值；dq参考坐标系是指将abc交流静止坐标系经过派克变换得到的直流旋转坐标系；从abc参考坐标系到dq参考坐标系变换的相角取VSG输出电压的相位参考值θ；所述故障限流控制模型为：其中，Im为限幅后的电流幅值；Imax为触发保护的最大峰值电流值；与分别为限流之后的dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；所述电流环控制模型为：其中，uid与uiq分别表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下d轴分量与q轴分量；kip与kii分别表示电流PI控制器的比例系数和积分系数；iid与iiq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的d轴分量与q轴分量；Lf表示逆变器终端所连接LC滤波器中的电感值；S5,当检测到故障消除时，采用以下相角调节量实现从故障状态到正常状态的平滑过渡：δθ＝kPpPn-P+kPi∫Pn-P其中，δθ为VSG输出相角调节量；kPp和kPi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Pn为VSG的输出有功额定值；P为VSG的输出有功测量值；将VSG的功率和电压参考指令切换成功率和电压额定值，同步将控制参数与动态调整为正常运行状态的对应取值J、D和K，按照如下控制方程计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：其中，为故障恢复控制过程中VSG的输出电压参考相角。作为本发明的一种改进，所述步骤S31小信号模型建模过程进一步包括：VSG在运行点处的输出功率为：其对应的输出功率小信号模型为：正常运行状态下VSG功率外环控制方程为：忽略电压电流双环控制器及LC滤波电路环节的影响，取U＝Us，得到其控制方程小信号模型：将上式与输出功率计算式联立，得到故障运行点处VSG并网小信号模型。作为本发明的另一种改进，所述步骤S33中，若满足要求的动态性能与稳定性能的控制参数与不存在，通过调整运行点，或者改变一次调频系数kω、一次调压系数ku、VSG并网连接线路电抗X、阻尼比ζ、稳定调节时间ts中的一个或者多个变量，来获得可行的与取值。与现有技术相比，本发明针对现有的VSG低电压穿越控制策略存在的不足，提出了一种在电网电压对称跌落下的VSG控制方法，基于对电网电压的实时检测计算有功与无功参考指令，以及电压参考指令，通过故障发生后对有功与电压参考指令的切换，能适应于不同电压跌落程度的VSG输出有功与无功控制，提高了VSG及所并联电网在故障期间的安全稳定运行能力；基于故障运行点处VSG的并网小信号模型和动态性能与稳定性能约束条件，计算故障运行点处的控制参数与并动态调节，能够满足VSG不同运行点动态性能和稳定性要求；故障期间，通过对VSG输出电压进行闭环控制，能为电网提供一定的电压和频率支撑；设计了一种故障限流控制模型，能够有效限制电网电压跌落期间VSG的输出峰值电流，且不影响正常运行状态下VSG的输出特性；最后针对VSG从故障运行状态到正常运行状态的平滑过渡问题，通过采用相角调节量动态调节的方式，能够实现电网电压恢复后VSG从故障运行状态到正常运行状态的平滑快速过渡，方法简单易操作，控制效果佳。附图说明图1是本发明电网电压对称跌落下的VSG控制方法的步骤流程图；图2是本发明电压环控制模型、故障限流控制模型与电流环控制模型关系图；图3是本发明实施例1的系统控制框图。具体实施方式以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。实施例1一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制策略，如图1所示，包括以下步骤：步骤10微电网能量管理层采集联络线处电网电压信息，并传输至微电网中VSG的本地控制器；步骤20当检测到电网电压对称跌落故障，VSG本地控制器根据接收到的电网电压信息，计算有功与无功参考指令；其中，Qref与Pref分别为故障期间VSG的无功功率与有功功率参考指令，UG为电网电压幅值的标幺值，SN为VSG的额定装机容量，Smax为线路传输有功功率容量。根据无功功率参考指令计算电压参考指令：Uref＝Ug+kQpQref-Q+kQi∫Qref-Q2其中Uref为故障期间VSG的电压指令，Ug为电网相电压幅值瞬时测量值，kQp和kQi分别为PI控制器的比例系数和积分系数，Q为VSG的输出无功测量值。步骤30假设检测到电网相电压幅值跌落至Ug0，故障稳定后VSG输出电压的相电压幅值为Us0，故障稳定后VSG输出电压相位超前于电网电压θ0，则VSG在故障运行点Us0∠θ0,Ug0∠0处的输出功率为：其对应的输出功率小信号模型为：正常运行状态下VSG功率外环控制方程为：忽略电压电流双环控制器及LC滤波电路环节的影响，取U＝Us，得到其控制方程小信号模型：联立式3与式6得到最终式7所示的故障运行点Us0∠θ0,Ug0∠0处VSG并网小信号模型：其中式7中，θ、ω与Us分别为VSG输出电压参考指令的相位扰动量、角频率扰动量和幅值扰动量，J为转动惯量，D为阻尼系数，K为励磁调节惯量，kω与ku分别一次调频系数与一次调压系数，ωn为输出角频率额定值，X为VSG并网连接线路电抗。为使得VSG在运行点Us0∠θ0,Ug0∠0处满足给定的动态性能与稳定性能指标，设定如下约束条件：式中S1,2为对应运行点处VSG并网小信号模型特征方程的主导极点，ζ为阻尼比，ωs为自然频率，ts为稳定调节时间，为误差带。根据式7与式9计算出满足给定的动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数J、D与K的取值范围。然后，VSG功率外环按照如下控制方程计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：式中，θ、ω与U分别为VSG输出电压的相位参考值、角频率参考值和幅值参考值，与是在故障运行点Us0∠θ0,Ug0∠0处满足给定动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数J、D与K范围内的具体取值；Qn为VSG的输出无功额定值，P与Q分别为VSG的输出有功与无功测量值。步骤40通过本地控制器采集本地电压与电流信息，分别建立电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型，如图2所示，VSG本地控制器采集本地电压信息，建立电压环控制模型：式中，iidref与iiqref分别表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量，kup与kui分别表示电压PI控制器的比例系数和积分系数，与分别表示在dq参考坐标系下电压参考值的d轴分量与q轴分量，uod与uoq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量与q轴分量，Cf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容值，dq参考坐标系是指将abc交流静止坐标系经过派克变换得到的直流旋转坐标系；然后，建立以下故障限流控制模型，对故障暂态峰值电流进行限制：式中Im为限幅后的电流幅值，Imax为触发保护的最大峰值电流值，与分别为限流之后的dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量。随后，采集VSG本地电压电流信息，建立电流环控制模型：式中，uid与uiq分别表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下d轴分量与q轴分量，kip与kii分别表示电流PI控制器的比例系数和积分系数，iid与iiq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的d轴分量与q轴分量，Lf表示逆变器终端所连接LC滤波器中的电感值。以上电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型关系图如图2所示。步骤50当检测到故障消除，通过采用以下相角调节量实现从故障状态到正常状态的平滑过渡：δθ＝kPpPn-P+kPi∫Pn-P14其中δθ为VSG输出相角调节量，kPp和kPi分别为PI控制器的比例系数和积分系数，Pn为VSG的输出有功额定值，P为VSG的输出有功测量值。将VSG的功率和电压参考指令切换成功率和电压额定值，同步将控制参数与动态调整为正常运行状态的对应取值J、D和K，按照如下控制方程计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：式中，为故障恢复控制过程中VSG的输出电压参考相角。以上步骤，形成了电网电压对称跌落故障下的VSG控制策略，其整体控制框图如图3所示，故障发生后，根据电网电压的实时测量值计算有功与无功参考指令，并计算电压参考指令，通过故障瞬间有功与电压参考指令的切换实现了不同电网电压跌落情况下输出有功与无功的控制，提高了VSG及电网在故障期间的安全稳定运行能力；通过故障运行点处VSG并网小信号模型和动态性能与稳定性能约束条件计算对应的控制参数与并根据不同故障运行点进行动态调整，能满足不同故障运行点的动态性能与稳定性能要求；故障期间，通过对VSG的输出电压进行闭环控制，能为电网提供一定的电压和频率支撑；通过故障限流控制模型，实现对VSG故障暂态峰值电流的限制，且不影响其正常运行输出特性；故障消除后，通过相角调节量实现虚拟同步机从故障运行状态正常运行状态的平滑快速过渡，实现简单，效果明显。实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于：故障运行点Us0∠θ0,Ug0∠0根据步骤20中电网电压跌落至不同程度，而设定VSG提供不同的输出有功与无功来决定。在运行点Us0∠θ0,Ug0∠0下，一次调频系数与一次调压系数分别为kω与ku，以及VSG并网连接线路电抗为X的情况下，满足要求的动态性能与稳定性能的控制参数与可能不存在，若发生此种情况，可以通过调整运行点，或者改变一次调频系数kω、一次调压系数ku、VSG并网连接线路电抗X、阻尼比ζ、稳定调节时间ts中的一个或者多个变量，来获得可行的与取值，从而继续步骤，实现虚拟同步机从故障运行状态正常运行状态的平滑快速过渡。在步骤50中，当检测到电网故障消除，使能平滑恢复控制，通过相角调节量实现虚拟同步机的故障恢复控制，当VSG输出有功功率与无功功率达到正常状态值，需要维持正常运行状态一段时间，当满足设定时间时，恢复控制过程完成。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

权利要求：1.一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，采集联络线处电网电压信息，并传输至微电网中VSG的本地控制器中；S2，对步骤S1采集到的电网电压信息做故障检测，当检测到电网电压对称跌落故障时，计算有功与无功参考指令；其中，Qref与Pref分别为故障期间VSG的无功功率与有功功率参考指令；UG为电网电压幅值的标幺值；SN为VSG的额定装机容量；Smax为线路传输有功功率容量；根据无功功率参考指令计算电压参考指令：Uref＝Ug+kQpQref-Q+kQi∫Qref-Q其中，Uref为故障期间VSG的电压指令；Ug为电网相电压幅值瞬时测量值；kQp和kQi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Q为VSG的输出无功测量值；S3，建立故障运行点处的并网小信号模型并求解满足给定动态性能与稳定性能指标的控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，以及切换控制参数与所述步骤进一步包括：S31，建立故障运行点处的并网小信号模型，所述模型为：其中其中，Ug0为跌落后电网相电压的幅值，Ug0∠0为跌落后的电网电压相量；Us0为故障稳定后VSG输出电压的相电压幅值；θ0为VSG输出电压超前于电网电压的相位值，Us0∠θ0为跌落后VSG的输出电压相量；θ、ω与Us分别为VSG输出电压参考指令的相位扰动量、角频率扰动量和幅值扰动量；J为转动惯量；D为阻尼系数；K为励磁调节惯量；kω与ku分别为一次调频系数与一次调压系数；ωn为输出角频率额定值；X为VSG并网连接线路电抗；S32，设定约束条件，使得VSG在运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标，所述约束条件为：其中，S1,2为对应运行点处VSG并网小信号模型特征方程的主导极点；ζ为阻尼比；ωs为自然频率；ts为稳定调节时间；为误差带；S33，根据步骤S31与步骤S32计算出满足给定动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数与同步切换有功与电压额定值至有功与电压参考指令，切换控制参数与S34，按照以下控制方法，计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：其中，θ、ω与U分别为VSG输出电压的相位参考值、角频率参考值和幅值参考值；与分别为在故障运行点处满足给定的动态性能与稳定性能指标的VSG控制参数取值；Qn为VSG的输出无功额定值；P与Q分别为VSG的输出有功与无功测量值；S4，通过本地控制器采集本地电压与电流信息，分别建立电压环控制模型、故障限流控制模型以及电流环控制模型,所述电压环控制模型为：其中，iidref与iiqref分别表示在dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；kup与kui分别表示电压PI控制器的比例系数和积分系数；与分别表示在dq参考坐标系下电压参考值的d轴分量与q轴分量；uod与uoq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电压的d轴分量与q轴分量；Cf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容值；dq参考坐标系是指将abc交流静止坐标系经过派克变换得到的直流旋转坐标系；从abc参考坐标系到dq参考坐标系变换的相角取VSG输出电压的相位参考值θ；所述故障限流控制模型为：其中，Im为限幅后的电流幅值；Imax为触发保护的最大峰值电流值；与分别为限流之后的dq参考坐标系下电流参考设定值的d轴分量与q轴分量；所述电流环控制模型为：其中，uid与uiq分别表示逆变器电流控制器输出的调制波电压在dq参考坐标系下d轴分量与q轴分量；kip与kii分别表示电流PI控制器的比例系数和积分系数；iid与iiq分别表示在dq参考坐标系下逆变器输出电流值的d轴分量与q轴分量；Lf表示逆变器终端所连接LC滤波器中的电感值；S5,当检测到故障消除时，采用以下相角调节量实现从故障状态到正常状态的平滑过渡：δθ＝kPpPn-P+kPi∫Pn-P其中，δθ为VSG输出相角调节量；kPp和kPi分别为PI控制器的比例系数和积分系数；Pn为VSG的输出有功额定值；P为VSG的输出有功测量值；将VSG的功率和电压参考指令切换成功率和电压额定值，同步将控制参数与动态调整为正常运行状态的对应取值J、D和K，按照如下控制方程计算得到VSG输出电压的幅值和相位参考值：其中，为故障恢复控制过程中VSG的输出电压参考相角。2.如权利要求1所述的一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，其特征在于所述步骤S31小信号模型建模过程进一步包括：VSG在运行点处的输出功率为：其对应的输出功率小信号模型为：正常运行状态下VSG功率外环控制方程为：忽略电压电流双环控制器及LC滤波电路环节的影响，取U＝Us，得到其控制方程小信号模型：将上式与输出功率计算式联立，得到故障运行点处VSG并网小信号模型。3.如权利要求2所述的一种电网电压对称跌落故障下的VSG控制方法，其特征在于所述步骤S33中，若满足要求的动态性能与稳定性能的控制参数与不存在，通过调整运行点，或者改变一次调频系数kω、一次调压系数ku、VSG并网连接线路电抗X、阻尼比ζ、稳定调节时间ts中的一个或者多个变量，来获得可行的与取值。

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