申请/专利权人：厦门理工学院

申请日：2023-12-20

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117439167B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/40;H02J3/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2024.02.09#实质审查的生效;2024.01.23#公开

摘要：本发明涉及虚拟同步机控制技术领域，尤其涉及一种计及RoCoF的VSG自适应参数优化控制方法。该方法包括S1、建立基于VSG控制的逆变器模型，推导出VSG的转子运动方程；S2、推导二阶传递函数Gs，选取稳态时虚拟转动惯量J和阻尼系数D的变化范围；S3、求解J、D之间的约束关系，得出随动方程；S4、对逆变器模型中实际电压的RoCoF和频率偏差进行采样计算，代入改进参数自适应策略；S5、通过自适应参数调整后，得到SVPWM的调制波。本发明通过限制RoCoF的变化幅度，提高系统的频率稳定性和动态调节能力，确保系统在安全的频率和RoCoF变化范围内稳定运行，在短路比更高的强电网下表现出更强的鲁棒性。

主权项：1.一种计及RoCoF的VSG自适应参数优化控制方法，其特征在于，包括S1、建立基于VSG控制的逆变器模型，将虚拟转动惯量J和阻尼系数D引入到逆变器模型中，根据VSG转子运动方程以及有功－频率下垂控制传递函数的关系，推导出VSG功频控制的方程；S2、根据VSG的输入输出功率，建立VSG控制逆变器模型的二阶传递函数Gs，选取稳态时虚拟转动惯量J和阻尼系数D的变化范围；S3、求解当VSG控制逆变器模型稳定时，虚拟转动惯量J和阻尼系数D之间的约束关系，得出有关虚拟转动惯量J和阻尼系数D的随动方程；在S1步骤中，该基于VSG控制的逆变器模型包括上位机调控模块、功率计算模块、VSG控制模块、RoCoF计算模块、虚拟阻抗模块和自适应滑模内环模块，该上位机调控模块、该VSG控制模块、该虚拟阻抗模块和该自适应滑模内环模块顺序连接，该自适应滑模内环模块输出端与该逆变器连接，该逆变器通过输电线路与交流电网连接；该上位机调控模块向该VSG控制模块中输入设定的有功参考功率Pref和无功参考功率Qref；该功率计算模块实时采集该逆变器模型中的有功功率P和无功功率Q，并将得到的数值输入至该VSG控制模块中；该RoCoF计算模块实时采集该逆变器模型中的RoCoF值和频率偏差，并将得到的数值输入至该VSG控制模块中；该虚拟阻抗模块模拟逆变器内阻使该VSG控制模块中生成的参考内电势成为逆变器的参考输出电压，通过该自适应滑模内环模块后得到SVPWM的调制波；在S1步骤中，该VSG控制模块中采用有功－频率下垂控制策略，有功－频率下垂控制传递函数如下： 其中，Pm为机械功率，Pref为有功参考功率，Kn为有功功率下垂系数，fref为有功频率的参考值，f为VSG产生的角频率；结合转子运动方程和调速器方程，ω为VSG产生的角频率，ω0为VSG角频率的参考值；根据VSG转子运动方程以及有功－频率下垂控制传递函数的关系，推导出VSG功频控制的方程： 其中，Pe为输出电磁功率，J为转动惯量，D为阻尼系数，ω为VSG产生的角频率，ω0为VSG角频率的参考值，Jω为转动惯量J与角频率ω的乘积，dωdt是VSG产生的角频率对时间的导数，即角频率变化率；在S2步骤中，根据VSG的输入输出功率，VSG控制逆变器模型的二阶传递函数Gs为： 其中，U为电网相电压有效值，U＝220V，E为逆变器内电势，E＝240V，Z为虚拟阻抗，Z＝1Ω，U、E、Z为实际已知或自设参数，s为拉普拉斯变换的复变量；S4、选取稳态时有关虚拟转动惯量J和阻尼系数D的随动方程，对逆变器模型中实际电压的RoCoF和频率偏差进行采样计算，代入改进参数自适应策略，得到自适应后的虚拟转动惯量J和阻尼系数D；在S4步骤中，改进参数自适应策略的传递函数为： 其中，J0为VSG稳定运行时的值，KJ和KS为参数变化的阈值，用以防止微小的高频频率波动引起的参数变化；RCF为RoCoF的测量值，需要进行限幅使其小于RCFlim；RCFlim为RoCoF期望的变化范围，取1Hzs；△ω为功率环产生的角速度偏差值，需要进行限幅使其小于2π△flim，△flim为期望的频率变化范围，取0.2Hz；D中的1.4为选取ξ＝0.7时根据D的关系约束式求得的系数，D中的1.6为选取ξ＝0.8时根据D的关系约束式求得的系数；S5、通过自适应参数调整后，功率环得到参考内电势，经过虚拟阻抗模块和改进后的自适应滑模内环得到SVPWM的调制波；在S5步骤中，自适应滑模内环其控制律为： 其中， Lf为电路中的滤波电感，Cf为电路中的滤波电容，Rf为电路中的寄生电阻，θ为大于零的自适应系数且有上下界，取为θ的估计值，uo为逆变器输出电压，ur为VSG生成的电压参考值，e＝uo-ur是电压滑模控制器的滑模变量，是逆变系统结构对参考输出电压的影响，io为电路中的输出电流，k1和k2为大于0的滑模面系数，kt为跟随滑模面变化的函数且kt大于|Z|，表示滑模切换函数增益。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 厦门理工学院 一种计及RoCoF的VSG自适应参数优化控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD