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)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法和電子設備。

背景技術：

1、隨著構建新型電力系統(tǒng)目標的提出，新能源發(fā)電占比將進一步提高。然而，新能源發(fā)電設備通常工作在跟網型模式，以追求最大功率跟蹤，過多的新能源發(fā)電占比將使電網強度變弱，缺乏電壓、頻率、慣量支撐等。近年來，以虛擬同步發(fā)電機(virtual?synchronousgenerator，vsg)控制為主的構網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低于傳統(tǒng)同步發(fā)電機，因此，基于vsg控制變流器的多機并聯(lián)以提高系統(tǒng)的容量勢在必行。基于vsg控制的變流器可工作在離網狀態(tài)，從離網到并網狀態(tài)切換時需要對vsg輸出電壓的頻率、相位、幅值進行預同步控制，減小與電網電壓之間的差異，降低并網瞬間的沖擊電流。同時，基于vsg控制的變流器可視為電壓源，當多個電壓源并聯(lián)且工作在離網模式時，電壓源之間微小的頻率、相位、幅值差會導致可觀的環(huán)流，威脅變流器安全。因此，多vsg并聯(lián)時如何同步實現(xiàn)并網預同步控制是技術難點之一。

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，按照設定步長調節(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、頻率進行補償。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通過調度中心僅向各vsg下發(fā)工作模式信號，預同步在各vsg中完成，具體地利用電網電壓與pcc電壓之間偏差的無功功率進行閉環(huán)控制得到預同步頻率調節(jié)量。文獻(顏湘武，王德勝，賈焦心.基于分散式微電網的虛擬同步發(fā)電機無通信預同步并網方案[j].電工技術學報，2019，34(19):4143-53)利用pcc電壓與電網電壓之間的頻率差、幅值差和構造的虛擬有功功率分別實現(xiàn)頻率、幅值、相位的預同步。以上這兩個方案均屬于無通訊的多vsg并網預同步方案，但控制相對比較復雜。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法和電子設備，解決多vsg并網預同步方案控制相對比較復雜的問題，可實現(xiàn)無通訊預同步，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)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法，所述虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)系統(tǒng)包括：n個虛擬同步發(fā)電機，交流母線以及第一斷路器，所述n個虛擬同步發(fā)電機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)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法包括：

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

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

6、所述幅值預同步包括：計算空載電動勢調節(jié)量，根據(jù)所述空載電動勢調節(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)預設條件判斷所述n個虛擬同步發(fā)電機是否完成預同步，獲得判斷結果；

8、若所述判斷結果為所述n個虛擬同步發(fā)電機未完成預同步，則返回繼續(xù)執(zhí)行所述并網預同步；

9、若所述判斷結果為所述n個虛擬同步發(fā)電機完成預同步，則閉合所述第一斷路器并關閉所述并網預同步。

10、可選地，所述預設條件包括：

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

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

13、電網電壓幅值和公共耦合點電壓幅值差值的絕對值小于設定的預同步幅值同步閾值。

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

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

16、根據(jù)所述電網電壓相位角對公共耦合點電壓進行park變換得到旋轉坐標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軸分量進行pi控制得到頻率、相位預同步控制量；

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

18、根據(jù)所述機械功率、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)電機的輸出角頻率差，所述虛擬同步發(fā)電機的輸出角頻率差疊加所述額定角頻率后進行積分運算得到所述虛擬同步發(fā)電機功角。

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

20、對所述電網電壓進行park變換，得到旋轉坐標系下電網電壓d軸、q軸分量，對所述電網電壓q軸分量進行pi控制并與所述額定角頻率相加得到所述電網頻率，對所述電網頻率進行積分得到所述電網電壓相位角。

21、可選地，所述電網電壓q軸分量的計算公式如下：

22、

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

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為電網電壓相位角。

27、可選地，所述機械功率的計算公式如下：

28、pm＝pref+δω·ω0kω-δωps·ω0kω

29、其中，pm為機械功率，pref為有功指令值，δω為虛擬同步發(fā)電機的輸出角頻率差，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)電機的輸出角頻率差，ω0為額定角頻率，d為虛擬同步發(fā)電機阻尼系數(shù)；

33、所述虛擬同步發(fā)電機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)電機的輸出角頻率差，pm為機械功率，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節(jié)量，根據(jù)所述空載電動勢調節(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)計算空載電動勢調節(jié)量；

38、所述空載電動勢調節(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，所述空載電動勢調節(jié)量的計算公式如下：

40、

41、其中，δe為空載電動勢調節(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備，該電子設備包括：

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)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法。

46、本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(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)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法。

47、本發(fā)明實施例的技術方案，提供一種光伏逆變器或儲能變流器作為虛擬同步發(fā)電機工作且多機并聯(lián)，在實現(xiàn)離網轉并網功能時，多個虛擬同步發(fā)電機無通訊預同步方法。多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)系統(tǒng)的并網預同步方法可實現(xiàn)無通訊預同步，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并網預同步方案控制相對比較復雜的問題。

48、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關鍵或重要特征，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。