本發(fā)明實施例涉及新能源發(fā)電，尤其涉及一種虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)目標(biāo)的提出，新能源發(fā)電占比將進(jìn)一步提高。然而，新能源發(fā)電設(shè)備通常工作在跟網(wǎng)型模式，以追求最大功率跟蹤，過多的新能源發(fā)電占比將使電網(wǎng)強(qiáng)度變?nèi)?，缺乏電壓、頻率、慣量支撐等。近年來，以虛擬同步發(fā)電機(jī)(virtual?synchronousgenerator，vsg)控制為主的構(gòu)網(wǎng)型變流器可提升電力系統(tǒng)的電壓、頻率、慣量支撐能力，被廣泛研究與應(yīng)用。而基于電力電子器件的新能源發(fā)電裝備的容量和過流能力遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)，因此，基于vsg控制變流器的多機(jī)并聯(lián)以提高系統(tǒng)的容量勢在必行?；趘sg控制的變流器可工作在離網(wǎng)狀態(tài)，從離網(wǎng)到并網(wǎng)狀態(tài)切換時需要對vsg輸出電壓的頻率、相位、幅值進(jìn)行預(yù)同步控制，減小與電網(wǎng)電壓之間的差異，降低并網(wǎng)瞬間的沖擊電流。同時，基于vsg控制的變流器可視為電壓源，當(dāng)多個電壓源并聯(lián)且工作在離網(wǎng)模式時，電壓源之間微小的頻率、相位、幅值差會導(dǎo)致可觀的環(huán)流，威脅變流器安全。因此，多vsg并聯(lián)時如何同步實現(xiàn)并網(wǎng)預(yù)同步控制是技術(shù)難點之一。

2、為解決以上問題，專利202010064431.x利用同期裝置判斷電網(wǎng)電壓與公共耦合點(point?of?common?coupling，pcc)電壓之間的幅值和頻率差，按照設(shè)定步長調(diào)節(jié)電壓和頻率，并通過通訊下發(fā)到各vsg。專利202310238937.1通過通訊總線形式在vsg之間傳遞有功、無功信息，并根據(jù)最大無功、有功信息對空載電動勢、頻率進(jìn)行補(bǔ)償。以上方法均依賴通訊將控制信息傳遞到各vsg中，對通訊可靠性要求高。專利201710692259.0通過調(diào)度中心僅向各vsg下發(fā)工作模式信號，預(yù)同步在各vsg中完成，具體地利用電網(wǎng)電壓與pcc電壓之間偏差的無功功率進(jìn)行閉環(huán)控制得到預(yù)同步頻率調(diào)節(jié)量。文獻(xiàn)(顏湘武，王德勝，賈焦心.基于分散式微電網(wǎng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)無通信預(yù)同步并網(wǎng)方案[j].電工技術(shù)學(xué)報，2019，34(19):4143-53)利用pcc電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻率差、幅值差和構(gòu)造的虛擬有功功率分別實現(xiàn)頻率、幅值、相位的預(yù)同步。以上這兩個方案均屬于無通訊的多vsg并網(wǎng)預(yù)同步方案，但控制相對比較復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法和電子設(shè)備，解決多vsg并網(wǎng)預(yù)同步方案控制相對比較復(fù)雜的問題，可實現(xiàn)無通訊預(yù)同步，也可通過通訊方法實現(xiàn)，控制靈活簡便，對通訊可靠性要求不高。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)包括：n個虛擬同步發(fā)電機(jī)，交流母線以及第一斷路器，所述n個虛擬同步發(fā)電機(jī)的交流輸出端與所述交流母線并聯(lián)，所述第一斷路器連接在所述交流母線和電網(wǎng)之間，所述n為大于等于2的整數(shù)；

3、所述虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法包括：

4、所述n個虛擬同步發(fā)電機(jī)接收到預(yù)同步指令后開始執(zhí)行并網(wǎng)預(yù)同步，所述并網(wǎng)預(yù)同步包括頻率、相位預(yù)同步和幅值預(yù)同步；

5、所述頻率、相位預(yù)同步包括：計算頻率、相位預(yù)同步控制量，根據(jù)所述頻率、相位預(yù)同步控制量計算阻尼功率，根據(jù)機(jī)械功率、電磁功率、所述阻尼功率計算虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，根據(jù)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差以及額定角頻率確定所述虛擬同步發(fā)電機(jī)功角；

6、所述幅值預(yù)同步包括：計算空載電動勢調(diào)節(jié)量，根據(jù)所述空載電動勢調(diào)節(jié)量以及額定空載電動勢值確定空載電動勢參考值；

7、根據(jù)預(yù)設(shè)條件判斷所述n個虛擬同步發(fā)電機(jī)是否完成預(yù)同步，獲得判斷結(jié)果；

8、若所述判斷結(jié)果為所述n個虛擬同步發(fā)電機(jī)未完成預(yù)同步，則返回繼續(xù)執(zhí)行所述并網(wǎng)預(yù)同步；

9、若所述判斷結(jié)果為所述n個虛擬同步發(fā)電機(jī)完成預(yù)同步，則閉合所述第一斷路器并關(guān)閉所述并網(wǎng)預(yù)同步。

10、可選地，所述預(yù)設(shè)條件包括：

11、電網(wǎng)頻率和虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出角頻率差值的絕對值小于設(shè)定的預(yù)同步頻率同步閾值；

12、電網(wǎng)電壓相位角和虛擬同步發(fā)電機(jī)功角差值的絕對值小于設(shè)定的預(yù)同步相位同步閾值；

13、電網(wǎng)電壓幅值和公共耦合點電壓幅值差值的絕對值小于設(shè)定的預(yù)同步幅值同步閾值。

14、可選地，所述計算頻率、相位預(yù)同步控制量，根據(jù)所述頻率、相位預(yù)同步控制量計算阻尼功率，根據(jù)機(jī)械功率、電磁功率、所述阻尼功率計算虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，根據(jù)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差以及額定角頻率確定所述虛擬同步發(fā)電機(jī)功角包括：

15、對所述虛擬同步發(fā)電機(jī)獲得的電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相環(huán)控制得到所述電網(wǎng)電壓相位角；

16、根據(jù)所述電網(wǎng)電壓相位角對公共耦合點電壓進(jìn)行park變換得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的公共耦合點電壓d軸、q軸分量，對所述公共耦合點電壓q軸分量進(jìn)行pi控制得到頻率、相位預(yù)同步控制量；

17、根據(jù)所述頻率、相位預(yù)同步控制量，額定角頻率、頻率-有功下垂系數(shù)、虛擬同步發(fā)電機(jī)控制的角頻率差以及有功指令值計算機(jī)械功率，根據(jù)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)控制的角頻率差、所述額定角頻率以及虛擬同步發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)計算阻尼功率；

18、根據(jù)所述機(jī)械功率、電磁功率、所述阻尼功率、虛擬慣量、所述額定角頻率計算虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差疊加所述額定角頻率后進(jìn)行積分運算得到所述虛擬同步發(fā)電機(jī)功角。

19、可選地，所述對所述虛擬同步發(fā)電機(jī)獲得的電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相環(huán)控制得到所述電網(wǎng)電壓相位角包括：

20、對所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行park變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電網(wǎng)電壓d軸、q軸分量，對所述電網(wǎng)電壓q軸分量進(jìn)行pi控制并與所述額定角頻率相加得到所述電網(wǎng)頻率，對所述電網(wǎng)頻率進(jìn)行積分得到所述電網(wǎng)電壓相位角。

21、可選地，所述電網(wǎng)電壓q軸分量的計算公式如下：

22、

23、其中，vgq為電網(wǎng)電壓q軸分量，vga、vgb、vgc分別為三相電壓，θg為電網(wǎng)電壓相位角；

24、所述公共耦合點電壓q軸分量的計算公式如下：

25、

26、其中，vpccq為公共耦合點電壓q軸分量，vpcca、vpccb、vpccc分別為三相公共耦合點電壓，θg為電網(wǎng)電壓相位角。

27、可選地，所述機(jī)械功率的計算公式如下：

28、pm＝pref+δω·ω0kω-δωps·ω0kω

29、其中，pm為機(jī)械功率，pref為有功指令值，δω為虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，ω0為額定角頻率，kω為頻率-有功下垂系數(shù)，δωps為頻率、相位預(yù)同步控制量；

30、所述阻尼功率的計算公式如下：

31、pd＝δω·ω0d

32、其中，pd為阻尼功率，δω為虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，ω0為額定角頻率，d為虛擬同步發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)；

33、所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差的計算公式如下：

34、

35、其中，δω為虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出角頻率差，pm為機(jī)械功率，pe為電磁功率，pd為阻尼功率，j為虛擬慣量，ω0為額定角頻率，s為拉普拉斯算子。

36、可選地，所述計算空載電動勢調(diào)節(jié)量，根據(jù)所述空載電動勢調(diào)節(jié)量以及額定空載電動勢值確定空載電動勢參考值包括：

37、根據(jù)無功功率指令值，實際無功功率值、電壓-無功下垂系數(shù)、電網(wǎng)電壓幅值、公共耦合點電壓幅值、無功環(huán)pi控制器的比例系數(shù)以及無功環(huán)pi控制器的積分系數(shù)計算空載電動勢調(diào)節(jié)量；

38、所述空載電動勢調(diào)節(jié)量疊加額定空載電動勢值后得到空載電動勢參考值。

39、可選地，所述空載電動勢調(diào)節(jié)量的計算公式如下：

40、

41、其中，δe為空載電動勢調(diào)節(jié)量，qref為無功功率指令值，qe為實際無功功率值，kv為電壓-無功下垂系數(shù)，|vg|為電網(wǎng)電壓幅值，|vpcc|為公共耦合點電壓幅值，kvp為無功環(huán)pi控制器的比例系數(shù)，kvi為無功環(huán)pi控制器的積分系數(shù)，s為拉普拉斯算子。

42、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括：

43、一個或多個處理器；

44、存儲器，用于存儲一個或多個程序；

45、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如本發(fā)明任意實施例所述的虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法。

46、本發(fā)明實施例還提供了一種計算機(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)如本發(fā)明任意實施例所述的虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法。

47、本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，提供一種光伏逆變器或儲能變流器作為虛擬同步發(fā)電機(jī)工作且多機(jī)并聯(lián)，在實現(xiàn)離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)功能時，多個虛擬同步發(fā)電機(jī)無通訊預(yù)同步方法。多虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的并網(wǎng)預(yù)同步方法可實現(xiàn)無通訊預(yù)同步，也可通過通訊方法實現(xiàn)，控制靈活簡便，對通訊可靠性要求不高。綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)依賴通訊將控制信息傳遞到各vsg中，對通訊可靠性要求高，無通訊的多vsg并網(wǎng)預(yù)同步方案控制相對比較復(fù)雜的問題。

48、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。