虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法以及装置

本公开涉及虚拟同步机领域，具体而言，涉及一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法。

背景技术：

1、近年来，全球碳排放日趋增加。为此，我国提出了“双碳”目标，大力发展分布式可再生能源。分布式可再生能源和电力电子设备的大量应用，给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。因此，微电网应运而生。微电网中，分布式可再生能源一般由逆变器接入，因此，维持互联逆变器的安全稳定运行十分重要，研究解决微电网逆变器互联问题具有重大意义。然而，逆变器具有低惯性的特点，微网孤岛运行时，当负载中出现负载或逆变器投切、不平衡负载、非线性负载时，负载电流中会引入高频非基波电流，使逆变器输出电压出现波动。另外，当线路参数摄动时，传统虚拟同步机控制就不能使无功均分。因此，需要开发一种控制策略，抑制逆变器互联系统中的高频扰动并使线路参数摄动时无功也能均分。

2、现有技术中，针对负载或逆变器投切、不平衡负载、非线性负载产生的高频扰动问题，可以引入比例积分观测器和松弛变量，提高系统的抗扰动性和鲁棒性，或者在控制器中加入特定扰动的补偿控制策略，抑制高频扰动，降低高频扰动对逆变器输出电压的影响。针对由线路参数摄动导致的传统虚拟同步机控制不能使无功均分问题，目前的主流做法是基于分布式一致性算法对虚拟阻抗进行优化，采集逆变器负载电流，将负载电流乘以优化后的虚拟阻抗得到的补偿电压和电压环控制器的给定电压相叠加，改变逆变器输出电压，从而使无功均分。

3、引入比例积分观测器和松弛变量抑制高频扰动的方法中，该方法主要针对的是单台逆变器，没有考虑多台逆变器，而常用的特定扰动的补偿控制策略很少能同时抑制负载或逆变器投切、不平衡负载、非线性负载产生的高频扰动。一致性优化的虚拟阻抗方法需要使用电流采集器采集负载电流，这增加了设备成本。

4、因此，需要一种或多种方法解决上述问题。

5、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法以及装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法，包括：

3、基于预设互联逆变器电路，建立互联逆变器空间模型，并基于所述互联逆变空间模型，生成所述互联逆变器中逆变器的残差生成器；

4、建立分层补偿控制架构，并基于所述分层补偿控制架构及所述互联逆变器空间模型，对基于残差生成器的高频扰动补偿控制器求解，生成基于残差生成器的高频扰动补偿控制器；

5、基于分层补偿控制架构及所述互联逆变器空间模型对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，基于分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制结构，对等效虚拟阻抗补偿控制器求解，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器；

6、基于所述基于残差生成器的高频扰动补偿控制器、分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器建立基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构，并基于所述基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构完成对基于鲁棒残差的虚拟同步机的多机互联分层补偿控制。

7、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

8、基于所述互联逆变空间模型，生成包括所述互联逆变器中逆变器的状态估计量、观测器增益矩阵、残差、系数矩阵的残差生成器。

9、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

10、基于物理层的高频扰动补偿控制器、信息层的分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器建立分层补偿控制架构。

11、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

12、在物理层设计高频扰动补偿控制器，以实现对高频扰动的抑制；

13、基于信息层设计分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器，以实现对无功功率的均分。

14、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

15、根据信息层通讯和一致性理论，基于分层补偿控制架构及所述互联逆变器空间模型对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制结构；

16、基于分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制结构，对等效虚拟阻抗补偿控制器求解，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器。

17、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

18、基于分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制结构，将等效虚拟阻抗补偿控制器的输出信号与电压环控制器的给定信号相叠加生成给定信号；

19、基于所示给定信号使虚拟阻抗根据互联逆变器的无功功率的信息进行优化，实现对无功功率的均分。

20、在本公开的一个方面，提供一种基于鲁棒残差的虚拟同步机多机互联分层补偿控制装置，包括：

21、残差生成器设计模块，用于基于预设互联逆变器电路，建立互联逆变器空间模型，并基于所述互联逆变空间模型，生成所述互联逆变器中逆变器的残差生成器；

22、高频扰动补偿控制器生成模块，用于建立分层补偿控制架构，并基于所述分层补偿控制架构及所述互联逆变器空间模型，对基于残差生成器的高频扰动补偿控制器求解，生成基于残差生成器的高频扰动补偿控制器；

23、等效虚拟阻抗补偿控制器生成模块，用于基于分层补偿控制架构及所述互联逆变器空间模型对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，基于分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制结构，对等效虚拟阻抗补偿控制器求解，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器；

24、多机互联分层补偿控制模块，用于基于所述基于残差生成器的高频扰动补偿控制器、分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器建立基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构，并基于所述基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构完成对基于鲁棒残差的虚拟同步机的多机互联分层补偿控制。

25、本公开的示例性实施例中的一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法，其中，该方法包括：基于预设互联逆变器电路，建立互联逆变器空间模型，生成所述互联逆变器中逆变器的残差生成器；建立分层补偿控制架构，生成基于残差生成器的高频扰动补偿控制器；对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器；建立基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构，并基于所述基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构完成对基于鲁棒残差的虚拟同步机的多机互联分层补偿控制。本公开能够抑制高频扰动对逆变器输出电压的影响，同时能够使线路参数摄动时无功也能均分，无需采集负载电流，节约了设备成本。

26、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制装置，其特征在于，所述装置包括：

技术总结本公开是关于一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法以及装置。其中，该方法包括：基于预设互联逆变器电路，建立互联逆变器空间模型，生成所述互联逆变器中逆变器的残差生成器；建立分层补偿控制架构，生成基于残差生成器的高频扰动补偿控制器；对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器；建立基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构，并基于所述基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构完成对基于鲁棒残差的虚拟同步机的多机互联分层补偿控制。本公开能够抑制高频扰动对逆变器输出电压的影响，同时能够使线路参数摄动时无功也能均分，无需采集负载电流，节约了设备成本。技术研发人员：胡长斌,王高伟,罗姗娜受保护的技术使用者：北方工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23