本發(fā)明涉及微電網(wǎng)中分布式電源的逆變器二次頻率控制，具體涉及一種基于虛擬同步發(fā)電機的逆變器二次調(diào)頻控制電路。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，為了在逆變器中引入同步發(fā)電機的“同步”機制，學(xué)者提出一種新型的控制方案，該方案通過模擬同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，使逆變器具備了阻尼功率振蕩的能力，從而幫助改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，虛擬同步發(fā)電機控制策略(VSG,Virtual Synchronous Generator)，但是目前研究中該方案大多僅能實現(xiàn)同步發(fā)電機一次調(diào)頻的功能，即VSG可實時調(diào)整自身出力為電網(wǎng)提供頻率支撐，然而一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié)，不能保證微網(wǎng)在孤島運行時的電能質(zhì)量，這就需要微網(wǎng)中有能實現(xiàn)二次調(diào)頻的分布式電源。

目前用于微網(wǎng)的二次調(diào)頻控制方法主要分為三類：一是集中式的二次調(diào)頻控制算法，即通過通信手段實時計算微網(wǎng)內(nèi)功率缺額并按一定規(guī)則分配給微網(wǎng)內(nèi)各臺逆變器；第二種是基于一致性的半分布式方案，即通過相鄰分布式電源的通信，實現(xiàn)電壓和頻率的二次控制；第三是分散式控制方法，利用下垂控制策略以及本地分布式電源的信息實現(xiàn)控制，可實現(xiàn)DG的即插即用，系統(tǒng)可靠性高，擴展性好，系統(tǒng)運行更加靈活。傳統(tǒng)的分散式控制方法需要一臺容量較大的逆變器運行在恒壓頻(VF)模式下，為微網(wǎng)提供電壓和頻率支撐。

集中式和半分布式方案都需要通信線互聯(lián)，可靠性較低，同時較低的通信帶寬也會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)存在延遲；分散式控制方案中的VF方案本質(zhì)上控制的是三相交流電的電壓和頻率，并沒有對電壓的相位進行控制，這就導(dǎo)致在負載突變等暫態(tài)過程中，電機類負載的轉(zhuǎn)速受到?jīng)_擊會變慢，但是電機的供電頻率也就是同步角速度仍保持不變，這樣電機類負載就會產(chǎn)生瞬時失步，從而引起轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速振蕩，由于缺少對電壓相位的控制，此暫態(tài)過程會持續(xù)較長時間，這也是恒壓頻控制響應(yīng)較慢且控制精度不高的主要原因；同時，為了滿足負荷功率變化的需求，采用VF控制的逆變器只能是微網(wǎng)中包含大容量儲能裝置的間歇性微源或大容量非間歇性微源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬同步發(fā)電機的逆變器二次調(diào)頻控制電路。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種基于虛擬同步發(fā)電機的逆變器二次調(diào)頻控制電路，包括逆變器、LC濾波器和功率測量模塊，還包括電壓環(huán)和VSG控制器，所述VSG控制器的輸入端與功率測量模塊的輸出端連接，VSG控制器的輸出端與電壓環(huán)的輸入端連接，電壓環(huán)的輸出端與逆變器連接；所述VSG控制器包括功頻控制器和勵磁控制器，所述功頻控制器用于模擬同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，所述勵磁控制器用于無功電壓下垂控制，勵磁控制器生成的指令電壓的幅值信息和功頻控制器生成指令電壓的相位信息合成即可得到電壓環(huán)的輸入指令信號e_m。

進一步，所述電壓環(huán)包括準(zhǔn)PR控制器和有源阻尼內(nèi)環(huán)，所述準(zhǔn)PR控制器的輸入端與VSG控制器的輸出端連接，準(zhǔn)PR控制器的輸出端與有源阻尼內(nèi)環(huán)連接，有源阻尼內(nèi)環(huán)的輸出端與逆變器連接。

進一步，所述功頻控制器用于模擬同步發(fā)電機，其模型為：

式中，J是同步電機的轉(zhuǎn)動慣量，T_m、T_e、T_d分別是機械轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩，P_m、P_e分別代表輸入機械功率和電磁功率，D為阻尼系數(shù)，ω為機械角速度，ω_ref為VSG控制器提供的角頻率給定，ω_N為額定角頻率。

進一步，所述勵磁控制器，包括空載電壓和無功功率控制部分，見式(3)：

E_m＝k_q∫(Q_ref+k_u(U_ref-U_pcc)-Q_e)+E₀ (3)

其中，k_q為無功調(diào)節(jié)系數(shù)，Q_ref為無功功率指令值，k_u為電壓下垂系數(shù)，U_ref為電壓參考，U_pcc為公共耦合點電壓反饋，Q_e為逆變器輸出無功功率測量值，E₀為VSG控制器的空載電勢。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

原有的恒壓頻技術(shù)為了滿足負荷功率變化的需求，參與二次調(diào)頻的逆變器只能是微網(wǎng)中包含大容量儲能裝置的間歇性微源或大容量非間歇性微源，且在控制過程中缺少慣性支撐，可能與微網(wǎng)中電機類負載出現(xiàn)失步并導(dǎo)致震蕩。本發(fā)明使VSG控制策略在孤島模式下可自動跟蹤負荷波動并改變自身的出力，為微網(wǎng)提供頻率支撐。同時，通過改變控制參數(shù)，還可實現(xiàn)多臺逆變器對微網(wǎng)缺額功率的按容量分配，達到微網(wǎng)內(nèi)多臺逆變器同時參與調(diào)頻的目的，有利于總調(diào)頻容量以及微電網(wǎng)容量的擴展。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中：

圖1是基于虛擬同步發(fā)電機算法的逆變器控制框圖；

圖2是一次調(diào)頻和二次調(diào)頻；

圖3是VSG的控制實現(xiàn)；

圖4是離網(wǎng)模式下逆變器等效電路；

圖5是VSG的小信號等效模型；

圖6是系統(tǒng)隨k_i增大時的根軌跡圖；

圖7是定子角頻率開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖；

圖8是相位預(yù)同步控制框圖；

圖9是VF控制下的輸出波形圖，(a)逆變器輸出功率波形，(b)孤島模式下的微網(wǎng)頻率，(c)公共耦合點處的電壓電流波形；

圖10是微網(wǎng)仿真平臺；

圖11是VSG二次調(diào)頻控制下的輸出波形圖；(a)各逆變器輸出有功功率波形，(b)微網(wǎng)系統(tǒng)頻率波形，(c)各逆變器輸出無功功率波形；

圖12是預(yù)同步仿真波形；(a)輸出有功功率，(b)微電網(wǎng)頻率，(c)網(wǎng)側(cè)電壓電流波形。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

圖1所示為采用VSG控制策略的主電路結(jié)構(gòu)，直流側(cè)為帶有儲能的分布式電源。

一種基于虛擬同步發(fā)電機的逆變器二次調(diào)頻控制電路，包括逆變器、LC濾波器和功率測量模塊，還包括電壓環(huán)和VSG控制器，所述VSG控制器的輸入端與功率測量模塊的輸出端連接，VSG控制器的輸出端與電壓環(huán)的輸入端連接，電壓環(huán)的輸出端與逆變器連接；所述VSG控制器包括功頻控制器和勵磁控制器，所述功頻控制器用于模擬同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，所述勵磁控制器用于無功電壓下垂控制，勵磁控制器生成的指令電壓的幅值信息和功頻控制器生成指令電壓的相位信息合成即可得到電壓環(huán)的輸入指令信號e_m。

主電路采用三相電壓型逆變器，U_dc為直流源電壓；R_g，L_g為VSG到公共耦合點PCC的線路阻抗；R_L,L,C分別為LC濾波器的電感內(nèi)阻、濾波電感和濾波電容；u_o，i_o分別為濾波電容電壓和逆變器輸出電流；i_c為濾波電容電流，e_m為電壓指令信號；P_m、Q_ref分別代表輸入機械功率和無功給定；P_e、Q_e分別代表逆變器輸出有功和無功功率。功率外環(huán)通過控制逆變器瞬時有功和無功功率，得到指令電壓作為電壓環(huán)的輸入信號。為保證輸出精度，電壓環(huán)采用跟蹤性能突出的準(zhǔn)PR控制器，同時為抑制LC濾波器在輕載或空載時由于輸入側(cè)擾動而產(chǎn)生的較大震蕩，在電壓環(huán)中引入基于電容電流反饋的有源阻尼內(nèi)環(huán)，以實現(xiàn)抑制諧振的效果。

圖3為功頻控制器和勵磁控制器的結(jié)構(gòu)框圖。S₁為二次調(diào)頻使能開關(guān)，S₂～S₄為預(yù)同步控制使能開關(guān)。功頻控制器主要模擬了同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，本發(fā)明對其數(shù)學(xué)模型的建立旨在使分布式電源具有同步發(fā)電機的基本特性，因此采用同步發(fā)電機的二階模型，如式(1)所示：

式中，T_m，T_e，T_d分別是機械轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩，J是同步電機的轉(zhuǎn)動慣量，其單位是kg·m²；D為阻尼系數(shù)，代表阻尼繞組的作用；當(dāng)極對數(shù)p＝1時，同步發(fā)電機的機械角速度ω即為電氣角頻率，經(jīng)過一次積分變換可得到參考電壓的相位信息。ω_g為電網(wǎng)同步角頻率，ω_N為額定角頻率，通過開關(guān)的切換，二者在不同模式下為VSG提供角頻率給定ω_ref；通常令逆變器的ω_ref等于ω_N，以實現(xiàn)一次調(diào)頻的功能。P_m、P_e分別代表輸入機械功率和電磁功率。

由式(1)可知，當(dāng)系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，有：

P_m-P_e＝Dω_N(ω-ω_ref) (2)

式(2)表明，VSG的有功功率和頻率之間存在下垂特性，如圖2，此時假設(shè)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)狀態(tài)，ω_ref等于ω_g。當(dāng)電網(wǎng)頻率下降時，VSG可自動的調(diào)整自身出力，增加注入電網(wǎng)的有功功率，從而實現(xiàn)一次調(diào)頻功能，此時工作點從圖2中的A點移動到B點，當(dāng)網(wǎng)側(cè)頻率增大時則相反，一次調(diào)頻功能同時也是有差調(diào)節(jié)。

在孤島模式時，微網(wǎng)的電壓和頻率由逆變器自身來完成調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻即通過模擬同步發(fā)電機改變調(diào)速器工作特性的方式實現(xiàn)頻率二次控制，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定值，即從圖2中的B點移動到C點。

圖3中VSG的勵磁控制器，包括VSG的空載電壓和無功功率控制部分，見式(3)：

E_m＝k_q∫(Q_ref+k_u(U_ref-U_pcc)-Q_e)+E₀ (3)

其中，Q_ref為無功功率指令值，Q_e為逆變器輸出無功功率測量值，E₀為VSG的空載電勢，k_u為電壓下垂系數(shù)，k_q為無功調(diào)節(jié)系數(shù)。圖3中的U_g,U_N分別為電網(wǎng)電壓和額定電壓的有效值，通過模式開關(guān)S₂的選擇，為微網(wǎng)控制器提供電壓參考U_ref。為了避免線路壓降對輸出電壓的影響，保證孤島模式下微網(wǎng)公共耦合點電壓的穩(wěn)定，這里引入公共耦合點電壓反饋U_pcc。勵磁控制器生成的指令電壓的幅值信息和前面得到的相位信息合成即可得到電壓環(huán)的輸入指令信號e_m，其表達式為：

微網(wǎng)具有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種運行方式，在并網(wǎng)模式下，開關(guān)S₁、S₄斷開，S₂切換到U_N，開關(guān)S₃切換到ω_N，如表1所示，此時系統(tǒng)運行于下垂控制模式，可實現(xiàn)一次調(diào)頻功能，相比較傳統(tǒng)的下垂控制，VSG的輸出有功功率得益于慣性環(huán)節(jié)的引入，暫態(tài)過程更加平滑，具備了阻尼功率振蕩的能力，提高了系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。

表1VSG運行模式

在離網(wǎng)模式下，開關(guān)S₁閉合，S₄斷開，S₂保持在U_N，開關(guān)S₃保持在ω_N。此時VSG可實現(xiàn)二次控制，其中二次調(diào)頻是將積分器引入到VSG的功頻控制環(huán)路，和阻尼轉(zhuǎn)矩共同組成PI控制器，從而實現(xiàn)對額定頻率的跟蹤控制。不同于傳統(tǒng)的VF控制模式，VSG的二次控制通過控制角頻率達到控制輸出電壓相位的目的。下面將就k_i的引入對系統(tǒng)性能的影響展開分析并確定k_i的取值范圍。

首先建立系統(tǒng)的小信號等效模型。圖4所示為離網(wǎng)模式下的等效電路，其中，逆變電源輸出電壓為E∠δ，線路阻抗Z∠α＝R_g+jX_g，Z_L為負載阻抗，逆變器輸出的視在功率為S＝P+jQ，假設(shè)線路阻抗與負載阻抗統(tǒng)稱為R+jX，則：

考察靜態(tài)工作點(E_s,δ_s)處的擾動ΔE和Δδ引發(fā)的VSG輸出功率偏差，對逆變器輸出功率表達式(5)進行線性化并簡化表示：

其中K_pf，K_pe，K_qf，K_qe分別為對應(yīng)的增益。本發(fā)明為簡化分析，將有功和無功看作近似解耦。然后結(jié)合式(1)(2)(3)(6)，可得到離網(wǎng)模式下功率外環(huán)的小信號等效模型，如圖5所示。

根據(jù)圖5中有功環(huán)路的控制框圖，可以求出定子角頻率ω_ref到ω的閉環(huán)傳遞函數(shù)：

表2給出了VSG控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，本發(fā)明選取J＝0.3，D＝15。

下面討論積分器增益k_i對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，式(7)的閉環(huán)特征方程為：

表2VSG控制方案系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

當(dāng)k_i≠0時，對于確定的J和D，以積分器增益k_i為開環(huán)增益的等效開環(huán)傳遞函數(shù)為：

上式令k_i增大時的系統(tǒng)根軌跡如圖6所示。

從圖6可以看出，一對共軛復(fù)根始終在虛軸的左側(cè)，說明k_i的引入不會影響原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下面求取k_i的取值范圍。本發(fā)明所提VSG的二次控制本質(zhì)上是通過衰減額定角速度的擾動分量來達到跟蹤效果，因此，參數(shù)k_i需要保證角頻率開環(huán)傳遞函數(shù)的環(huán)路增益滿足衰減條件，即環(huán)路增益小于1。根據(jù)圖5，定子角頻率的開環(huán)傳遞函數(shù)為:

由于角頻率的擾動分量在復(fù)頻域內(nèi)處于極低頻段，因此式(10)的環(huán)路增益可以近似化簡為：

令上式小于1即可得到k_i的取值下限。通常同步發(fā)電機的時間常數(shù)為秒級，為了模擬同步發(fā)電機二次調(diào)頻時的暫態(tài)響應(yīng)曲線，保證微網(wǎng)系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，k_i的取值不能過大，以避免擾動分量衰減過快導(dǎo)致微網(wǎng)頻率出現(xiàn)失步，因此，本發(fā)明在環(huán)路增益為0.1時求得k_i的取值上限。在此取值范圍內(nèi)，系統(tǒng)既可實現(xiàn)對擾動分量的衰減，同時又能保證頻率在暫態(tài)恢復(fù)過程中對同步發(fā)電機機械慣性的模擬，有利于系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。圖7為在不同的k_i取值下，系統(tǒng)角頻率的開環(huán)傳遞函數(shù)對應(yīng)的Bode圖。從圖7中也可看出隨著k_i的增大，系統(tǒng)在低頻段對擾動分量的衰減能力不斷增強。

從式(11)可得出逆變器輸出電壓角頻率的閉環(huán)增益：

為了實現(xiàn)逆變器在二次調(diào)頻時按容量均分缺額功率的功能，結(jié)合式(12)，可以計算得到參與二次調(diào)頻的逆變器對應(yīng)的積分器增益k_i的取值，即：

T_cl1:T_cl2:…T_cli＝S_n1:S_n2:…S_ni(i＝1,2,3…) (13)

其中，T_cli、S_ni分別為逆變器角頻率的閉環(huán)增益和逆變器容量。

前面所提的VSG二次調(diào)頻控制還可輔助完成預(yù)同步控制的頻率同步環(huán)節(jié)。微網(wǎng)在并離網(wǎng)切換過程中，VSG可保持并網(wǎng)時的初始狀態(tài)(包括電勢和相位)，不會出現(xiàn)明顯的暫態(tài)過程，即實現(xiàn)并離網(wǎng)的無縫切換。但是逆變器在孤島運行時，由于電壓和頻率的調(diào)節(jié)作用，其運行狀態(tài)和電網(wǎng)之間會出現(xiàn)偏差，此時強行并網(wǎng)會導(dǎo)致沖擊電流過大而使并網(wǎng)失敗。因此逆變器在離并網(wǎng)切換時，需要完成預(yù)同步環(huán)節(jié)，包括電壓幅值、頻率以及相位的預(yù)同步。

本發(fā)明引入三相軟件鎖相環(huán)(SPLL)實現(xiàn)預(yù)同步控制。相位的預(yù)同步控制框圖如圖8所示。其中E_g、ω_g、θ_g分別為電網(wǎng)電壓的幅值，角頻率和相位。將dq坐標(biāo)系的d軸定位u_g的正方向上，通過控制u_pcc的q軸分量為0，實現(xiàn)耦合點電壓與電網(wǎng)電壓的同步追蹤。實際預(yù)同步過程如下：

(1)離網(wǎng)模式下，首先將開關(guān)S₂切換到U_g，開關(guān)S₃切換到ω_g。目的是控制逆變器耦合點電壓與電網(wǎng)電壓幅值和頻率的同步。

(2)開關(guān)S₄閉合，切入同步補償角頻率Δω_pre，實現(xiàn)耦合點電壓對電網(wǎng)電壓的相位追蹤。

(3)完成兩者的同步后閉合并網(wǎng)開關(guān)。

(4)斷開S₁、S₄，將開關(guān)S₂切換到U_N，S₃切換到ω_N。目的是使逆變器運行在并網(wǎng)模式且可實現(xiàn)一次調(diào)頻調(diào)壓功能。

通過以上步驟，逆變器即完成預(yù)同步過程。實際使用時還需加入相位差檢測環(huán)節(jié)，當(dāng)相位差減小到一定程度時自動閉合并網(wǎng)開關(guān)。

為了突出本發(fā)明所提控制策略的優(yōu)越性，本發(fā)明入VF控制進行對比驗證。仿真采用單臺VF控制的逆變器，參數(shù)和表2一致，線路阻抗為0.64+j0.31Ω，負荷為10kW/5kVar，在0.3s突增5kW有功負荷，并在0.6s切出，圖9是對應(yīng)的波形圖。

從上圖可以看出，VF控制體現(xiàn)了逆變器慣性小的特點，響應(yīng)速度很快，并且VF控制可以保證微網(wǎng)在孤島模式下電壓和頻率的恒定。但是圖9(b)顯示，在負荷突變的過程中，微網(wǎng)頻率并沒有明顯的暫態(tài)變化過程，這可能導(dǎo)致微網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)低頻振蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，符合前文理論分析。

基于前文分析，本發(fā)明通過MATLAB/SIMULINK仿真軟件搭建了由三臺逆變器組成的小型微網(wǎng)仿真平臺，逆變器均采用VSG控制，其中VSG1容量為20kVA，另外兩臺容量為10kVA。具體電路結(jié)構(gòu)如圖10所示，相關(guān)參數(shù)見表2。

三臺逆變器線路阻抗分別為0.64+j0.31Ω，0.64+j0.31Ω，0.5+j0.84Ω。其中VSG1和VSG2采用改進二次調(diào)頻控制算法，VSG3采用傳統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機算法，可實現(xiàn)一次調(diào)頻調(diào)壓特性。VSG1和VSG2的功率給定全部設(shè)置為0，使其跟隨負荷調(diào)整自身輸出，同時k_i1＝230，k_i2＝500，保證兩臺逆變器按容量均分缺額功率。VSG3的功率給定值為P_ref＝5000kW，Q_ref＝5000kVar。初始負荷為20kW/10kVar，0.5s時突增10kW有功負荷，并在1s時切出。

仿真結(jié)果見圖11，其中P_vsgi、Q_vsgi(i＝1,2,3)分別代表對應(yīng)VSG的輸出有功和無功功率。從結(jié)果可知系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，計劃外有功和無功由VSG1和VSG2共同承擔(dān)。在0.5s時，負荷突增10kW，此時頻率突然下降，由于一次調(diào)頻的響應(yīng)速度是毫秒級，因此三臺逆變器幾乎瞬時響應(yīng)微網(wǎng)的頻率突變，輸出功率增大，頻率初步穩(wěn)定在49.89Hz；隨后二次調(diào)頻開始發(fā)揮作用，VSG1和VSG2調(diào)整自身出力以滿足功率缺額，并且輸出功率和自身容量成正比，微網(wǎng)頻率回到50Hz額定值附近，VSG3繼續(xù)按照功率給定值輸出有功功率。

從圖11(c)中可知，VSG3的勵磁控制器采用傳統(tǒng)的無功電壓下垂控制，只要網(wǎng)側(cè)電壓穩(wěn)定，VSG3就可按照給定值輸出無功。VSG1和VSG2采用本發(fā)明所提勵磁控制器方案，引入PCC點電壓反饋，可以為微網(wǎng)提供電壓支撐。綜上，本發(fā)明所提方案可響應(yīng)負荷變化，避免在負荷波動過程中出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象，保證了微網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

本發(fā)明所提方案還可輔助實現(xiàn)離并網(wǎng)的切換控制，完成對電網(wǎng)電壓的頻率追蹤。仿真采用一臺VSG逆變器驗證，功率給定值P_ref＝12kW，Q_ref＝5kVar，帶10kW/5kVar負荷孤島運行，線路阻抗為0.64+j0.31Ω，設(shè)置電網(wǎng)參數(shù)為ω_g＝312.9rad/s，并網(wǎng)前電網(wǎng)電壓和逆變器輸出電壓的相位差為60度。在0.4s時，開關(guān)S₂切換到U_g，開關(guān)S₃切換到ω_g。0.45s時，開關(guān)S₄閉合，切入預(yù)同步部分，0.8s時閉合并網(wǎng)開關(guān)，同時斷開S₁，0.85s斷開S₄，切出預(yù)同步單元，0.9s時，開關(guān)S₂切換到U_N，開關(guān)S₃切換到ω_N，預(yù)同步過程結(jié)束。圖12為對應(yīng)的仿真波形。從圖12(a)(b)可以看出，0.4s時預(yù)同步過程開始，逆變器頻率給定和電壓給定切換為電網(wǎng)參數(shù)，二次調(diào)頻和勵磁控制器完成逆變器對電網(wǎng)的頻率和電壓追蹤，0.5s時預(yù)同步單元使能，從圖12(c)可以看出并網(wǎng)點電壓經(jīng)過兩擺完成與網(wǎng)側(cè)電壓的相位同步，0.8s并網(wǎng)時，電壓的完全同步避免了沖擊電流的產(chǎn)生。同時S₁斷開，VSG恢復(fù)為有功頻率和無功電壓下垂模式，可以按照功率給定輸出并響應(yīng)網(wǎng)側(cè)頻率和電壓變化，實現(xiàn)一次調(diào)節(jié)功能。

虛擬同步發(fā)電機通過模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機的外特性，使微網(wǎng)逆變器實現(xiàn)了與傳統(tǒng)同步發(fā)電機的等效。本發(fā)明可以使逆變器模擬電力系統(tǒng)二次調(diào)頻的過程，在孤島模式下實時響應(yīng)負荷變化，改變自身出力，維持微網(wǎng)的頻率恒定；本發(fā)明還可應(yīng)用于多臺逆變器互聯(lián)，可使微網(wǎng)內(nèi)多臺逆變器同時參與二次調(diào)頻，有利于總調(diào)頻容量以及微電網(wǎng)容量的擴展；同時，所提二次調(diào)頻方案可輔助完成預(yù)同步過程的頻率追蹤環(huán)節(jié)，保證預(yù)同步的順利進行。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。