本發(fā)明涉及并網(wǎng)，具體是一種基于角頻率校正的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，構(gòu)網(wǎng)型變流器因可以提高新能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性而得到越來越多的研究和應(yīng)用。常規(guī)的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)常常采用有功功率控制調(diào)整輸出電壓頻率，采用無功功率控制調(diào)整輸出電壓幅值。然而，常規(guī)的虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制策略常常存在動(dòng)態(tài)功率震蕩、超調(diào)和穩(wěn)態(tài)功率偏差難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制的矛盾問題。雖然已有文獻(xiàn)研究了改進(jìn)的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制策略，但這類方法往往僅考慮了功率震蕩抑制問題，或者是需要使用微分運(yùn)算，穩(wěn)定性較低。

2、文獻(xiàn)“王亞軍,楊立波,馬斌,等.虛擬同步機(jī)慣量及阻尼系數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法[j].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2022,50(19):88-98.”探討了提高虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率動(dòng)態(tài)性能的慣量及阻尼系數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，所提方法可以減小有功功率的動(dòng)態(tài)震蕩和超調(diào)，但未研究電網(wǎng)頻率偏移時(shí)出現(xiàn)的有功功率偏差問題。

3、文獻(xiàn)“徐海珍,余暢舟,毛福斌,等.基于頻率穩(wěn)定性提升的虛擬慣性優(yōu)化控制策略[j].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2022,50(12):126-133.”提出了在傳統(tǒng)虛擬同步發(fā)電機(jī)有功頻率控制環(huán)的前向通道上加入有功、頻率一階微分前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)的方法，以增大系統(tǒng)的暫態(tài)阻尼，減小有功功率震蕩和穩(wěn)態(tài)誤差。然而，微分算法的引入會(huì)放大噪聲的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、文獻(xiàn)“冀肖彤,李喆,柳丹,等.構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制方法及裝置[p].湖北省:cn202410032817.0,2024-03-26.”提出一種基于阻尼功率比例積分調(diào)整的虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制方法，采用比例積分控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整阻尼功率，實(shí)現(xiàn)了有功功率震蕩、超調(diào)抑制，并消除了穩(wěn)態(tài)功率偏差。然而，比例積分控制器的引入增加了常規(guī)虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的復(fù)雜度，如何合理設(shè)計(jì)比例系數(shù)和積分系數(shù)仍缺乏嚴(yán)格的理論依據(jù)，參數(shù)調(diào)試過程耗時(shí)較長(zhǎng)。

5、由上述分析可知，雖然現(xiàn)有文獻(xiàn)研究了構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)控制有功功率震蕩、超調(diào)和穩(wěn)態(tài)偏差抑制問題，但部分文獻(xiàn)僅考慮了有功功率震蕩、超調(diào)問題，雖然有文獻(xiàn)研究了同時(shí)實(shí)現(xiàn)有功功率震蕩、超調(diào)抑制和穩(wěn)態(tài)功率偏差消除的問題，但這些方法或需要增加微分運(yùn)算，或增加比例積分控制器，這增大了系統(tǒng)的調(diào)試復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服常規(guī)構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制動(dòng)態(tài)存在震蕩和穩(wěn)態(tài)存在功率偏差的矛盾問題，本發(fā)明公開了一種基于角頻率校正的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制方法及裝置。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于角頻率校正的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

4、步驟1、將設(shè)定的電網(wǎng)額定角頻率ω0與構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略輸出的角頻率ω做差，并乘以下垂系數(shù)kω得到第一功率偏差δp1，滿足：

5、δp1＝(ω0-ω)*kω

6、其中，電網(wǎng)額定角頻率ω0為100πrad/s；

7、步驟2、將設(shè)定的虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率參考值pref與步驟1得到的第一功率偏差δp1相加，并減去虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe，得到第二功率偏差δp2，滿足：

8、δp2＝pref+δp1-pe

9、其中，有功功率pe是根據(jù)上一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角計(jì)算得到；

10、步驟3、將步驟2得到的第二功率偏差δp2按照下式進(jìn)行積分運(yùn)行，得到第一頻率偏差δω1，滿足：

11、

12、其中，s表示拉普萊斯算子，j表示虛擬同步發(fā)電機(jī)的虛擬慣量；

13、步驟4、將步驟2得到的第二功率偏差δp2經(jīng)過一個(gè)比例控制器后，得到第二頻率偏差δω2，滿足：

14、δω2＝kpδp2

15、其中，kp為比例控制器的比例系數(shù)。

16、步驟5、將步驟3得到第一頻率偏差的δω1與設(shè)定的電網(wǎng)額定角頻率ω0相加，并加上步驟4得到的第二頻率偏差δω2，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的角頻率ω，滿足：

17、ω＝ω0+δω1+δω2

18、步驟6、將步驟5得到的虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的角頻率ω減去電網(wǎng)的實(shí)際角頻率ωg之后，再進(jìn)行積分運(yùn)算，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角δ，滿足：

19、

20、其中，功角δ用于計(jì)算下一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe。

21、進(jìn)一步的，步驟2中的虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe的計(jì)算公式滿足：

22、pe＝kδ'

23、其中，u為電網(wǎng)電壓幅值，e為虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出電壓的幅值，x為電網(wǎng)等效線路阻抗，δ'為上一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角。

24、一種基于角頻率校正的構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率控制裝置，包括：

25、第一功率偏差計(jì)算模塊，用于將設(shè)定的電網(wǎng)額定角頻率ω0與構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略輸出的角頻率ω做差，并乘以下垂系數(shù)kω得到第一功率偏差δp1，滿足：

26、δp1＝(ω0-ω)*kω

27、其中，電網(wǎng)額定角頻率ω0為100πrad/s；

28、第一功率偏差計(jì)算模塊，用于將設(shè)定的虛擬同步發(fā)電機(jī)有功功率參考值pref與第一功率偏差δp1相加，并減去虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe，得到第二功率偏差δp2，滿足：

29、δp2＝pref+δp1-pe

30、其中，有功功率pe是根據(jù)上一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角計(jì)算得到；

31、第一頻率偏差計(jì)算模塊，用于將第二功率偏差δp2按照下式進(jìn)行積分運(yùn)行，得到第一頻率偏差δω1，滿足：

32、

33、其中，s表示拉普萊斯算子，j表示虛擬同步發(fā)電機(jī)的虛擬慣量。

34、角頻率計(jì)算模塊，用于將第一頻率偏差的δω1與設(shè)定的電網(wǎng)額定角頻率ω0相加，并加上第二頻率偏差δω2，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的角頻率ω，滿足：

35、ω＝ω0+δω1+δω2

36、其中第二頻率偏差δω2由第二功率偏差δp2經(jīng)過比例控制器調(diào)整后得，滿足：

37、δω2＝kpδp2

38、其中，kp為比例控制器的比例系數(shù)。

39、功角計(jì)算模塊，用于將步虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的角頻率ω減去電網(wǎng)的實(shí)際角頻率ωg之后，再進(jìn)行積分運(yùn)算，得到虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角δ，滿足：

40、

41、其中，功角δ用于計(jì)算下一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe。

42、進(jìn)一步的，虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率pe的計(jì)算公式滿足：

43、pe＝kδ'

44、其中，u為電網(wǎng)電壓幅值，e為虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出電壓的幅值，x為電網(wǎng)等效線路阻抗，δ'為上一時(shí)刻虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的功角。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

46、與常規(guī)方法相比，本發(fā)明方法同時(shí)考慮了功率的動(dòng)態(tài)震蕩和穩(wěn)態(tài)偏差抑制問題，且本發(fā)明方法不需要引入微分運(yùn)算，僅需通過合理調(diào)節(jié)比例控制器中的比例系數(shù)這一參數(shù)，即可使構(gòu)網(wǎng)型變流器虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率既具有較好的動(dòng)態(tài)特性，無超調(diào)和震蕩，又具有較好的穩(wěn)態(tài)特性，無穩(wěn)態(tài)誤差。