本申請涉及微電網(wǎng)分布式光伏協(xié)調(diào)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，特別是涉及一種基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源的快速發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)逐漸成為實現(xiàn)分布式能源整合的重要手段。微電網(wǎng)能夠通過逆變器和儲能系統(tǒng)實現(xiàn)對本地能源的高效管理和穩(wěn)定供電。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的控制策略仍然存在一些問題。當(dāng)前基于虛擬同步機(jī)(vsg)控制的逆變器在系統(tǒng)頻率特性、輸出功率穩(wěn)定性以及儲能配置等方面，受到了虛擬慣性和阻尼參數(shù)設(shè)定的影響。這些參數(shù)的優(yōu)化配置對微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著直接的影響。

2、盡管現(xiàn)有的vsg技術(shù)和相關(guān)控制策略在某些特定運(yùn)行模式下表現(xiàn)良好，但其在其他運(yùn)行模式下的適用性和有效性尚未得到充分驗證。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)在面對負(fù)載波動或外部擾動時，頻率和電壓的動態(tài)穩(wěn)定性依然不足。這些問題限制了微電網(wǎng)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的性能和可靠性，因此需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化控制策略，以解決上述問題并提升微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，能夠提高微電網(wǎng)控制的合理性和自動化水平。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，包括：

4、在微電網(wǎng)中接入虛擬同步機(jī)模型，通過引入虛擬慣性和阻尼系數(shù)模擬同步發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性；

5、利用小信號模型對虛擬同步機(jī)模型中的虛擬慣性和阻尼系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)；

6、基于虛擬同步機(jī)模型對微電網(wǎng)進(jìn)行建模，得到微電網(wǎng)模型；所述微電網(wǎng)模型包括光伏陣列模型、儲能裝置模型和虛擬同步機(jī)模型；

7、基于所述微電網(wǎng)模型，利用基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)算法確定微電網(wǎng)的控制參數(shù)。

8、可選地，利用小信號模型對虛擬同步機(jī)模型中的虛擬慣性和阻尼系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，包括：

9、利用自適應(yīng)虛擬控慣性制策略，調(diào)節(jié)虛擬同步機(jī)模型中的虛擬慣性；

10、利用阻尼控制器調(diào)節(jié)虛擬同步機(jī)模型中的阻尼系數(shù)。

11、可選地，所述自適應(yīng)虛擬控慣性制策略為：

12、

13、其中，2h為虛擬慣性，2h0為慣性時間常數(shù)，dpl/dt為功率變化量。

14、可選地，利用阻尼控制器調(diào)節(jié)虛擬同步機(jī)模型中的阻尼系數(shù)，包括：

15、獲取同步發(fā)電機(jī)的廣域信號；

16、對所述廣域信號進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理信號；

17、對所述預(yù)處理信號進(jìn)行相位補(bǔ)償處理，得到相位補(bǔ)償信號；

18、對所述相位補(bǔ)償信號進(jìn)行放大處理，得到放大信號；

19、對所述放大信號進(jìn)行限幅處理，調(diào)節(jié)虛擬同步機(jī)模型中的阻尼系數(shù)。

20、可選地，所述預(yù)處理包括量測環(huán)節(jié)和隔直環(huán)節(jié)。

21、可選地，基于所述微電網(wǎng)模型，利用基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)算法確定微電網(wǎng)的控制參數(shù)，包括：

22、構(gòu)建虛擬同步機(jī)控制策略有功功率控制方程、虛擬同步機(jī)輸出有功功率方程和虛擬同步機(jī)輸出無功功率方程；

23、確定虛擬同步機(jī)輸出電阻為0時的擬同步機(jī)控制策略有功功率控制方程、虛擬同步機(jī)輸出有功功率方程和虛擬同步機(jī)輸出無功功率方程為虛擬同步機(jī)小信號模型；

24、根據(jù)虛擬同步機(jī)小信號模型和梅森公式，確定虛擬同步機(jī)輸入輸出有功功率二階傳遞函數(shù)；

25、基于所述虛擬同步機(jī)輸入輸出有功功率二階傳遞函數(shù)，調(diào)節(jié)微電網(wǎng)動態(tài)性能，利用基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)算法確定微電網(wǎng)的控制參數(shù)。

26、可選地，所述構(gòu)建虛擬同步機(jī)控制策略有功功率控制方程為：

27、

28、其中，j為虛擬轉(zhuǎn)動慣量，dω/dt為角速度變化率，ω為轉(zhuǎn)子實際角速度，t為時間，pref為給定有功功率，d為阻尼系數(shù)，ω0為轉(zhuǎn)子額定角速度；

29、所述虛擬同步機(jī)輸出有功功率方程為：

30、

31、其中，p為虛擬同步機(jī)輸出有功功率，e為虛擬電勢幅值，β為濾波電路的阻抗角，θ為vsg的功角，u為機(jī)端電壓實際值，z為電力總阻抗，r為電路總電阻，l1為濾波電路電感，xf為濾波電路感抗；

32、所述虛擬同步機(jī)輸出無功功率方程為：

33、

34、所述虛擬同步機(jī)輸入輸出有功功率二階傳遞函數(shù)為：

35、

36、其中，g(s)為虛擬同步機(jī)輸入輸出有功功率二階傳遞函數(shù)，p(s)為輸出功率，pref(s)為輸入功率，s為復(fù)變量。

37、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器以存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序以實現(xiàn)上述基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

38、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

39、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

40、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實施例，本申請公開了以下技術(shù)效果：

41、本申請?zhí)峁┝艘环N基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過虛擬同步機(jī)控制單元引入可變的虛擬慣性和阻尼系數(shù)，模擬同步發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性，有效緩解光伏單元在網(wǎng)聯(lián)狀態(tài)下的靜態(tài)穩(wěn)定問題。自適應(yīng)控制單元基于實時小信號模型分析，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整虛擬慣性和阻尼系數(shù)，從而優(yōu)化整個系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)穩(wěn)定性能。基于模型的控制單元對光伏陣列、儲能裝置及虛擬同步發(fā)電機(jī)(vsg)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，精確控制系統(tǒng)頻率和電壓，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。協(xié)調(diào)控制單元利用非線性干擾觀測器和功率平衡機(jī)制，確保光伏單元與系統(tǒng)其他部分的動態(tài)平衡，增強(qiáng)系統(tǒng)對外部擾動的抵抗能力。智能控制算法單元通過徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)(rbf)算法，實現(xiàn)控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下均能保持穩(wěn)定的性能。多級能量管理模塊在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用單級和雙級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換和頻率、電壓的穩(wěn)定控制，進(jìn)一步解決光伏單元并網(wǎng)后的靜態(tài)穩(wěn)定問題。

技術(shù)特征：

1.一種基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，利用小信號模型對虛擬同步機(jī)模型中的虛擬慣性和阻尼系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，所述自適應(yīng)虛擬控慣性制策略為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，利用阻尼控制器調(diào)節(jié)虛擬同步機(jī)模型中的阻尼系數(shù)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括量測環(huán)節(jié)和隔直環(huán)節(jié)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，基于所述微電網(wǎng)模型，利用基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)算法確定微電網(wǎng)的控制參數(shù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法，其特征在于，所述構(gòu)建虛擬同步機(jī)控制策略有功功率控制方程為：

8.一種計算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序以實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

9.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

10.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于可變虛擬慣性和阻尼的微電網(wǎng)控制方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，涉及微電網(wǎng)分布式光伏協(xié)調(diào)穩(wěn)定控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：在微電網(wǎng)中接入虛擬同步機(jī)模型，通過引入虛擬慣性和阻尼系數(shù)模擬同步發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性；利用小信號模型對虛擬同步機(jī)模型中的虛擬慣性和阻尼系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)；基于虛擬同步機(jī)模型對微電網(wǎng)進(jìn)行建模，得到微電網(wǎng)模型；微電網(wǎng)模型包括光伏陣列模型、儲能裝置模型和虛擬同步機(jī)模型；基于微電網(wǎng)模型，利用基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)算法確定微電網(wǎng)的控制參數(shù)。本申請通過調(diào)節(jié)虛擬慣性和阻尼系數(shù)，提高微電網(wǎng)控制的合理性。

技術(shù)研發(fā)人員：葛磊蛟,付天成,陳曉婧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9