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专利名称：一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411273628.9

专利申请（专利权）人：国网甘肃省电力公司酒泉供电公司,国网甘肃省电力公司
权利人地址：甘肃省酒泉市肃州区敦煌路8号

专利发明（设计）人：胡殿刚,洪鎏,邵冲,刘宇伟,姜雪,李珺,王清霞,牛小荣,李菊香,李娜

专利摘要：本发明为一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，孤岛微网系统包括新能源发电设备、储能单元、新能源逆变器、储能逆变器、负载、母线和监控单元，其中，储能逆变器作为主控逆变器，通过电流型虚拟同步发电机控制和可调积分器来调整有功功率，从而校正母线频率；新能源逆变器作为从控逆变器，采用电压型虚拟同步发电机控制，辅助稳定母线的电压和频率。本发明上述设计使得储能逆变器负责处理负载波动引起的功率变化，以维持系统频率稳定，而新能源逆变器则确保电压稳定，提升微网的整体稳定性。

主权利要求：
1.一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，其特征在于，孤岛微网系统包括新能源发电设备、储能单元、新能源逆变器、储能逆变器、负载、母线和监控单元，所述新能源逆变器直流侧与新能源发电设备连接，所述储能逆变器直流侧与储能单元连接，新能源逆变器和储能逆变器并联，且并联后的输出端通过母线连接至负载，其中：通过监控单元获取母线实时频率，并计算实时频率和额定频率的频率差值；
将储能逆变器作为主控逆变器，所述储能逆变器采用电流型虚拟同步发电机控制，储能逆变器的电流型虚拟同步发电机控制包括锁相环和功率控制环，所述锁相环的控制器为PI控制器，闭环传递函数 以公式表达为：；
式中， 为比例系数， 为积分系数，表示微分算子；
所述功率控制环包括有功控制器和无功控制器，在有功控制器中引入可调积分器，将频率差值作为可调积分器的输入，输出对应的功率调节量，储能逆变器根据所述功率调节量调整输出有功功率，校正母线频率；所述有功控制器的数学模型以公式表达为：；
式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为虚拟转动惯量，为有功阻尼系数， 为母线频率， 为额定频率， 为无功惯性系数， 为电流型虚拟同步发电机控制的机械功率给定值；
所述无功控制器的数学模型以公式表达为：
；
式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功阻尼系数，为额定电压有效值， 为输出电压有效值， 为无功功率给定值；
所述电流型虚拟同步发电机控制还包括电流内环，所述电流内环采用同步旋转坐标系下的输出电流前馈解耦控制，具体的：在同步旋转坐标系下，根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时电压值和瞬时电流值获得同步旋转坐标系下的实际电压分量和实际电流分量，以公式表达为：；
；
式中， 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电压值， 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电压分量； 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电流值，和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电流分量； 为系统角频率，为时间变量；
根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率目标值和瞬时无功输出功率目标值计算参考电流，以公式表达为：；
；
式中， 为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流， 为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流；
电流内环中的控制器采用PI控制，用公式表达为：
；
式中， 为电流内环控制器的传递函数； 为PI控制器的比例增益； 为PI控制器的积分增益；
电流型虚拟同步发电机控制还包括PWM调制器，根据控制信号利用PWM调制器调整储能逆变器的脉宽调制信号，控制逆变器的开关状态调整输出；
将新能源逆变器作为从控逆变器，所述新能源逆变器采用电压型虚拟同步发电机控制，辅助控制母线的电压和频率，其中：新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制包括功率控制环，对应的有功控制器数学模型以公式表达为：；
；
；
式中， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为电压型虚拟同步发电机控制的机械功率输入， 为电磁转矩， 为给定转矩；
对应的无功控制器数学模型以公式表达为：
；
式中， 为无功功率给定值， 为无功阻尼系数， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功惯性系数，为微分算子， 为参考电压有效值；
瞬时有功输出功率和瞬时无功输出功率通过同步坐标下的电压分量和电流分量进行瞬时计算获得，以公式表达为：；
；
式中， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电压分量， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和轴实际电流分量。
2.根据权利要求1所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，其特征在于，新能源逆变器和储能逆变器的主电路采用相同的拓扑结构，所述拓扑结构包括三相桥式逆变电路和LC滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，其特征在于，所述新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机的功率控制环输出控制信号，所述控制信号通过三相调制波计算获得三相调制波信号。
4.根据权利要求3所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，其特征在于，新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制还包括电压电流内环和PWM调制器，所述电压电流内环为电压电流双闭环控制，包括电压环和电流环，将三相调制波信号输入电压电流内环，参考电压和输出反馈电压经过电压环的调节器生成电流环的参考信号，电流环的参考信号与滤波电感电流反馈经过电流环的调节器，生成六路PWM驱动信号驱动新能源逆变器桥臂开关管通断。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。 说明书 : 一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法技术领域[0001] 本发明涉及孤岛微网系统控制技术领域，主要涉及一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。背景技术[0002] 传统微电网逆变器存在容量小、输出阻抗低、缺乏惯性等问题，上述问题使得微电网的安全稳定运行面临巨大挑战。为解决上述问题，国内外专家学者提出了许多新技术，其中模仿同步发电机转子惯性与阻尼特性的VSG（VirtualSynchronousGenerator，虚拟同步发电机）技术受到了广泛关注。该技术通过在逆变器控制算法中引入发电机转子运动方程，使其具备与传统旋转型同步发电机相同的外特性，从而提高系统的频率与电压稳定性。但是针对VSG设计，目前许多文献仅是模拟同步发电机一次调频功能，本质上属于有差调节，没有充分考虑VSG技术二次调频与系统频率无差恢复等问题。当面对微电网大负荷投切等复杂运行情况时，系统内部将会存在频率偏移甚至是越限情况。鉴于此，亟需对VSG频率校正控制技术展开深入研究。[0003] 现有VSG频率校正控制技术可以分为两类：一类是基于通信的，另一类是不基于通信的。基于通信的方法往往是利用微网中央控制器采集母线电压频率，利用PI调节器产生频率恢复补偿量，利用通信将该补偿量发送到各台逆变器的本地控制器实现频率恢复。例如CN118040796A《一种考虑扰动主动抑制的柔性互联微网群协同运行及故障恢复方法》公开的“采集各微电网状态量信息，计算本地频率/电压恢复控制补偿量；计算各微电网内分布式电源功率均分所需补偿量，以及互联微电网间功率均分所需的各SOP调节量；在SOP的Vdc—Q/P—Q端口分别引入电流前馈补偿和附加频率控制以优化暂态性能；故障发生，在失电微电网所连SOP端口变流器分别施加外环状态跟随、相角保持以及电流预估补偿，随后切换为V/f控制。该方法能在保证SOP动态调节性能及系统暂态稳定情况下，实现各微电网频率/关键母线电压无差恢复、微电网间和微电网内功率均分，同时故障下能通过SOP控制模式紧急平滑切换实现系统持续安全可靠运行”，但是群间通信网络中牵制节点交互导致系统的可靠性变差，一旦某个牵制节点出现故障将导致整个系统的瘫痪。[0004] 不基于通信的方法中较为典型的控制结构是：微网系统中所有分布式发电单元（包含新能源与储能逆变器）均采用电压型VSG控制，并在其功率控制环中引入PI控制器，实现频率校正。例如CN113131521A《虚拟同步机多机并联稳定控制及其惯量匹配方法》公开的“一种虚拟同步机多机并联稳定控制及其惯量匹配方法，本发明针对新能源电力系统中大规模微电源接入稳定控制问题，研究了虚拟同步机多机并联稳定控制策略，搭建了VSG有功—频率和无功—电压控制器，提出了简化的虚拟惯量模拟器，使得控制系统无需引入PLL环节，减少了锁相精度对VSG控制特性的影响；建立精确的VSG多机并联运行系统的小信号模型，并分析了虚拟转动惯量、下垂系数、线路参数、虚拟阻抗等参数变化时系统特征根的变化情况及其对小信号稳定性的影响规律；提出了VSG多机并联系统惯量匹配方法，按照该惯量匹配原则配置各VSG的虚拟惯量，可以保证各VSG在稳态和暂态过程中都能够实现按容量比例分配负荷”，但该方法存在以下两点不足：第一，控制结构单一，均采用电压型VSG控制，功率输出一致，未能充分发挥光伏阵列即新能源逆变器和蓄电池组即储能逆变器自身的特点和优势，不能实现光伏、风电等发电单元的功率最大化利用；第二，未能充分发挥储能逆变器功率可灵活控制的优势，在负载或新能源功率波动范围较大的工况下容易出现频率校正偏差，无法恢复至额定值。发明内容[0005] 为了解决现有技术所存在的上述问题，本申请提供了一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0006] 本申请的技术方案如下：[0007] 一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，孤岛微网系统包括新能源发电设备、储能单元、新能源逆变器、储能逆变器、负载、母线和监控单元，所述新能源逆变器直流侧与新能源发电设备连接，所述储能逆变器直流侧与储能单元连接，新能源逆变器和储能逆变器并联，且并联后的输出端通过母线连接至负载，其中：[0008] 通过监控单元获取母线实时频率，并计算实时频率和额定频率的频率差值；[0009] 将储能逆变器作为主控逆变器，所述储能逆变器采用电流型虚拟同步发电机控制，并在功率控制环中引入可调积分器，将频率差值作为可调积分器的输入，输出对应的功率调节量，储能逆变器根据所述功率调节量调整输出有功功率，校正母线频率；[0010] 将新能源逆变器作为从控逆变器，所述新能源逆变器采用电压型虚拟同步发电机控制，辅助控制母线的电压和频率。[0011] 作为本申请一种优选的实施方式，新能源逆变器和储能逆变器的主电路采用相同的拓扑结构，所述拓扑结构包括三相桥式逆变电路和LC滤波器。[0012] 作为本申请一种优选的实施方式，储能逆变器的电流型虚拟同步发电机控制包括锁相环和功率控制环，其中：[0013] 所述锁相环的控制器为PI控制器，闭环传递函数 以公式表达为：[0014] ；[0015] 式中， 为比例系数， 为积分系数，表示微分算子；[0016] 所述功率控制环包括有功控制器和无功控制器，在有功控制器中引入可调积分器，所述有功控制器的数学模型以公式表达为：[0017] ；[0018] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为虚拟转动惯量， 为有功阻尼系数， 为母线频率， 为额定频率， 为无功惯性系数， 为电流型虚拟同步发电机控制的机械功率给定值；[0019] 所述无功控制器的数学模型以公式表达为：[0020] ；[0021] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功阻尼系数， 为额定电压有效值， 为输出电压有效值， 为无功功率给定值。[0022] 作为本申请一种优选的实施方式，所述电流型虚拟同步发电机控制还包括电流内环，所述电流内环采用同步旋转坐标系下的输出电流前馈解耦控制，具体的：[0023] 在同步旋转坐标系下，根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时电压值和瞬时电流值获得同步旋转坐标系下的实际电压分量和实际电流分量，以公式表达为：[0024] ；[0025] ；[0026] 式中， 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电压值， 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电压分量； 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电流值， 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电流分量； 为系统角频率，为时间变量；[0027] 根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率目标值和瞬时无功输出功率目标值计算参考电流，以公式表达为：[0028] ；[0029] ；[0030] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流，为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流；[0031] 电流内环中的控制器采用PI控制，用公式表达为：[0032] ；[0033] 式中， 为电流内环控制器的传递函数； 为PI控制器的比例增益； 为PI控制器的积分增益。[0034] 作为本申请一种优选的实施方式，电流型虚拟同步发电机控制还包括PWM调制器，根据控制信号利用PWM调制器调整储能逆变器的脉宽调制信号，控制逆变器的开关状态调整输出。[0035] 作为本申请一种优选的实施方式，新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制包括功率控制环，对应的有功控制器数学模型以公式表达为：[0036] ；[0037] ；[0038] ；[0039] 式中， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为电压型虚拟同步发电机控制的机械功率输入， 为电磁转矩， 为给定转矩；[0040] 对应的无功控制器数学模型以公式表达为：[0041] ；[0042] 式中， 为无功功率给定值， 为无功阻尼系数， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功惯性系数，为微分算子， 为参考电压有效值；[0043] 其中，瞬时有功输出功率和瞬时无功输出功率通过同步坐标下的电压分量和电流分量进行瞬时计算获得，以公式表达为：[0044] ；[0045] ；[0046] 式中， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和轴实际电压分量， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电流分量。[0047] 作为本申请一种优选的实施方式，所述新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机的功率控制环输出控制信号，所述控制信号通过三相调制波计算获得三相调制波信号。[0048] 作为本申请一种优选的实施方式，新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制还包括电压电流内环和PWM调制器，所述电压电流内环为电压电流双闭环控制，包括电压环和电流环，将三相调制波信号输入电压电流内环，参考电压和输出反馈电压经过电压环的调节器生成电流环的参考信号，电流环的参考信号与滤波电感电流反馈经过电流环的调节器，生成六路PWM驱动信号驱动逆变器桥臂开关管通断。[0049] 本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0050] 本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实施例任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0051] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0052] 1、本发明提供了一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，新能源逆变器采用电压型虚拟同步发电机控制，储能逆变器采用电流型虚拟同步发电机控制，上述混合虚拟同步发电机控制结构可以充分发挥两者特点，即新能源逆变器尽量利用光伏、风电等产生的功率，储能单元根据系统需求灵活调整其输出功率；[0053] 2、本发明提供了一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，在储能逆变器的电流型虚拟同步发电机控制的功率控制环中引入一个可调积分器，当系统频率偏移额定值时，可调积分器产生功率调节量，改变储能逆变器的输出有功功率，从而改变系统中的功率分配关系，让储能逆变器承担引起频率波动的功率偏差。由于储能单元输出功率灵活可控，可快速响应频率变化并进行调节，增加了微网系统的稳定性和可靠性。附图说明[0054] 图1是本发明实施例的方法流程图；[0055] 图2是本发明实施例的孤岛微网系统拓扑结构图；[0056] 图3是本发明实施例的储能逆变器控制结构图；[0057] 图4是本发明实施例的新能源逆变器控制结构图；[0058] 图5是本发明实施例的负载及两台逆变器输出的有功功率变化波形图；[0059] 图6是本发明实施例的孤岛微网系统频率变化波形图。具体实施方式[0060] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。[0061] 本发明提供以下技术方案：一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0062] 实施例一[0063] 本实施例提供了一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法，所述频率校正控制方法应用的孤岛微网系统包括新能源发电设备、储能单元、新能源逆变器、储能逆变器、负载、母线和监控单元，所述新能源逆变器直流侧与新能源发电设备连接，所述储能逆变器直流侧与储能单元连接，新能源逆变器和储能逆变器并联，且并联后的输出端通过母线连接至负载，其中，频率校正控制方法包括：[0064] 通过监控单元获取母线实时频率，并计算实时频率和额定频率的频率差值；[0065] 将储能逆变器作为主控逆变器，将新能源逆变器作为从控逆变器，新能源逆变器和储能逆变器的主电路采用如图2所示的相同的拓扑结构，所述拓扑结构包括三相桥式逆变电路和LC滤波器，其中：Udc为直流侧电压；L、C为滤波电感和电容；ilabc为滤波电感电流；uoabc为逆变器输出电压；ioabc为输出三相电流；upcc为公共耦合点电压；[0066] 更进一步的，因为虚拟同步发电机VSG是一种先进的电力系统控制方法，其旨在通过模拟传统同步发电机的特性来提高电力系统的稳定性（特别是在高比例可再生能源接入的电力系统中）；[0067] 而VSG技术的主要原理包括引入惯性和阻尼特性，以应对电网频率和电压的波动，其中：[0068] VSG的惯性特性是指VSG模拟传统同步发电机的旋转惯性，通过调节功率响应频率变化，从而提供频率支撑的能力。惯性特性在电力系统中非常重要，因为它有助于减缓频率波动，提高系统的稳定性。传统的同步发电机由于其机械旋转部件具有惯性，在负荷发生变化时，其转速（对应于电网频率）不会立即发生剧烈变化。这种惯性效应有助于平滑频率波动，为电网提供频率支撑。VSG通过在其控制算法中引入虚拟惯性，实现类似于同步发电机的惯性特性；[0069] VSG的阻尼特性是指VSG模拟传统同步发电机的阻尼效应，通过调节功率响应频率偏差，从而抑制频率振荡，提高系统的稳定性。阻尼特性在电力系统中非常重要，因为它有助于减缓和抑制频率振荡，增强系统的动态稳定性。传统的同步发电机由于其机械和电磁特性，具有自然的阻尼效应。当电网频率发生偏差时，阻尼效应通过调节发电机的功率输出，抑制频率振荡，稳定系统频率。VSG通过在其控制算法中引入虚拟阻尼，实现类似于同步发电机的阻尼特性；[0070] 基于上述原理，本申请在新能源逆变器和储能逆变器中应用VSG进行控制，具体的：[0071] S1、所述储能逆变器采用电流型虚拟同步发电机控制，并在功率控制环中引入可调积分器，将频率差值作为可调积分器的输入，输出对应的功率调节量，储能逆变器根据所述功率调节量调整输出有功功率，校正母线频率；[0072] 如图3所示，储能逆变器的电流型虚拟同步发电机控制包括锁相环、功率控制环和电流内环，其中：[0073] S11、锁相环；[0074] 所述锁相环的控制器为PI控制器，闭环传递函数 以公式表达为：[0075] ；[0076] 式中， 为比例系数， 为积分系数，表示微分算子；[0077] S12、电流型虚拟同步发电机的功率控制环；[0078] 所述功率控制环包括有功控制器和无功控制器，在有功控制器中引入可调积分器，所述有功控制器的数学模型以公式表达为：[0079] ；[0080] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为虚拟转动惯量， 为有功阻尼系数， 为母线频率， 为额定频率， 为无功惯性系数， 为电流型虚拟同步发电机控制的机械功率给定值；[0081] 所述无功控制器的数学模型以公式表达为：[0082] ；[0083] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功阻尼系数， 为额定电压有效值， 为输出电压有效值， 为无功功率给定值；[0084] S13、电流内环；[0085] 所述电流内环采用同步旋转坐标系下的输出电流前馈解耦控制，具体的：[0086] 在同步旋转坐标系下，根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时电压电流值获得同步旋转坐标系下的实际电压分量和实际电流分量，以公式表达为：[0087] ；[0088] ；[0089] 式中， 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电压值， 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电压分量； 、 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制的 相、 相和 相的瞬时电流值， 和 分别为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电流分量； 为系统角频率，为时间变量；[0090] 根据电流型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率目标值和瞬时无功输出功率目标值计算参考电流，以公式表达为：[0091] ；[0092] ；[0093] 式中， 为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流，为电流型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴参考电流；[0094] 电流内环主要用于控制逆变器输出电流的稳定性和精度，使得逆变器能够按照设定的电流值正常工作，电流内环中的控制器采用PI控制，用公式表达为：[0095] ；[0096] 式中， 为电流内环控制器的传递函数； 为PI控制器的比例增益； 为PI控制器的积分增益；[0097] S14、电流型虚拟同步发电机控制还包括PWM调制器，根据控制信号利用PWM调制器调整储能逆变器的脉宽调制信号，控制逆变器的开关状态调整输出；[0098] 值得说明的是，在本申请中，电流型虚拟同步发电机控制中存在下列参数：[0099] 微分算子 、虚拟转动惯量 、有功阻尼系数 、母线频率 、额定频率 、无功惯性系数 、无功阻尼系数 、额定电压有效值 和输出电压有效值 ；[0100] 上述参数在电压型虚拟同步发电机控制中的参数含义与在电流型虚拟同步发电机控制中相同，因此在后续撰写中不再赘述。[0101] S2、所述新能源逆变器采用电压型虚拟同步发电机控制，辅助控制母线的电压和频率；[0102] 如图4所示，新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制包括功率控制环、电压电流内环和PWM调制器，其中：[0103] S21、电压型虚拟同步发电机的功率控制环；[0104] 对应的有功控制器数学模型以公式表达为：[0105] ；[0106] ；[0107] ；[0108] 式中， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时有功输出功率， 为电压型虚拟同步发电机控制的机械功率输入， 为电磁转矩， 为给定转矩；[0109] 对应的无功控制器数学模型以公式表达为：[0110] ；[0111] 式中， 为无功功率给定值， 为无功阻尼系数， 为电压型虚拟同步发电机控制的瞬时无功输出功率， 为无功惯性系数，为微分算子， 为VSG的参考电压有效值；[0112] 其中，瞬时有功输出功率和瞬时无功输出功率通过同步坐标下的电压分量和电流分量进行瞬时计算获得，以公式表达为：[0113] ；[0114] ；[0115] 式中， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和轴实际电压分量， 和 分别为电压型虚拟同步发电机控制在同步旋转坐标系下的 轴和 轴实际电流分量；[0116] 所述新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机的功率控制环输出控制信号，所述控制信号通过三相调制波计算获得三相调制波信号；[0117] S22、电压电流内环；[0118] 新能源逆变器的电压型虚拟同步发电机控制还包括电压电流内环和PWM调制器，所述电压电流内环为电压电流双闭环控制，包括电压环和电流环，将三相调制波信号输入电压电流内环，参考电压和输出反馈电压经过电压环的调节器生成电流环的参考信号，电流环的参考信号与滤波电感电流反馈经过电流环的调节器，生成六路PWM驱动信号驱动逆变器桥臂开关管通断。电流环使得逆变器输出电流跟踪给定的电流参考值，以此负责快速响应负载的变化，维持电流的稳定；电压环使得逆变器输出电压能够快速准确的跟踪功率环生成的参考电压给定，增强系统的动态性能和稳态性能；[0119] 所述电压环和电流环均采用PI控制器，其传递函数以公式分别表达为：[0120] ；[0121] ；[0122] 式中， 和 分别为电压环和电流环控制器的传递函数； 和 分别为电压环和电流环中PI控制器的比例增益； 和 分别为电压环和电流环中PI控制器的积分增益；[0123] 综上所述，本发明通过储能和新能源逆变器的协调作用，使得孤岛环境运行下的新能源逆变器输出电压频率稳定，其中新能源逆变器直流侧为光伏、风电等清洁能源输入，控制方式采用电压型VSG控制，具有构网能力，控制输出电压和频率，帮助维持电网电压水平；储能逆变器直流侧为储能单元接入，由于储能单元输出功率灵活可控，因此可以及时的校正系统频率，储能逆变器整体采用电流型VSG控制，在此基础上引入额外的可调积分器进一步调整自身的有功功率输出，使得储能逆变器承担系统的功率波动，进而保证系统频率可以无差地跟随给定值。引入可调积分器的储能逆变器电流型VSG控制可以使得负载发生波动时，母线电压频率维持在额定值，功率波动量由储能逆变器承担。通过储能和新能源逆变器的协调配合，达到微网系统频率校正的要求。[0124] 为了进一步验证本发明的有效性，采用MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建如图2所示岛微网系统拓扑结构进行仿真，仿真中在1s时增加负载功率，在2s前未加入频率校正的可调积分器，2s时加入该积分器。[0125] 仿真结果如图5所示，系统频率如图6所示，从仿真结果中可以看出，如果不加可调积分器，负载功率增加时会导致母线电压频率下降，加入该可调积分器后，储能逆变器及时调整其输出功率，承担更多的负载功率，使得母线电压频率可以恢复至50Hz，证明了本发明的有效性。[0126] 实施例二[0127] 本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例一任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0128] 实施例三[0129] 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实施一任一项所述的一种储能与新能源协调作用的孤岛微网频率校正控制方法。[0130] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。[0131] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD?ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。[0132] 可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-09-12

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118801416B