的數(shù)學(xué)模型，模擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，虛擬同步發(fā)電機(jī)模擬成傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，可以 對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)、電流控制以及離/并網(wǎng)同步控制等功能，才能 知道如何控制虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，以使虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之 間的差值在較短時(shí)間減小至預(yù)設(shè)的離/并網(wǎng)切換誤差范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī) 端電壓與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)同步，再進(jìn)行離/并網(wǎng)切換，這樣不會(huì)產(chǎn)生大的沖擊電流。
[0066] 第一獲取模塊200，用于獲取電網(wǎng)電壓以及虛擬同步發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓。
[0067] 虛擬同步機(jī)的機(jī)端電壓為變化量，電網(wǎng)電壓可以作為參考量，當(dāng)兩者之前的誤差 足夠小時(shí)，即可進(jìn)行離/并網(wǎng)切換。
[0068] 第二獲取模塊300,用于根據(jù)電網(wǎng)電壓以及虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，獲取電網(wǎng) 電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值。
[0069] 電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值表示電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī) 的機(jī)端電壓之間還存在偏差，沒有實(shí)現(xiàn)同步。
[0070] 計(jì)算模塊400,用于根據(jù)電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值、電磁方程 以及不確定因子，計(jì)算電壓誤差。
[0071] 在實(shí)際應(yīng)用過程中，不僅僅要考慮電壓本身的值，可能外界不確定因素也會(huì)對(duì)結(jié) 果產(chǎn)生影響，從而加入不確定因素項(xiàng)，確保結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0072] 設(shè)計(jì)模塊500,用于根據(jù)電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值以及電壓 誤差，設(shè)計(jì)滑模面。
[0073] 對(duì)虛擬同步機(jī)端電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，電壓控制器設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在有限時(shí)間使 電壓誤差收斂為零，為了提高系統(tǒng)控制性能，采用快速終端滑?？刂撇呗裕⒃O(shè)計(jì)滑模面， 滑?？刂频那袚Q函數(shù)，也就是滑模面，它表征的是期望的系統(tǒng)特性，從穩(wěn)定性角度來看，一 般取系數(shù)為正，即差值比例系數(shù)一般取正值，不同的滑模面具有不同的收斂特征，例如，線 性滑模面具有漸近收斂，終端滑模面具有有限時(shí)間收斂特性，所以選擇不同的滑模面，動(dòng)態(tài) 響應(yīng)特性是不一樣的。即使是同樣的滑模面，差值比例系數(shù)選擇不同，收斂的時(shí)間、特性也 是不一樣的。
[0074] 控制模塊600,用于根據(jù)電壓誤差以及滑模面，利用快速終端滑?？刂扑惴?，控制 虛擬同步機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之間的差值減小，并計(jì)算差值減小后的相應(yīng)的電壓誤 差。
[0075] 在實(shí)際應(yīng)用中，選用快速終端滑模控制器進(jìn)行控制，虛擬同步機(jī)的機(jī)端電壓與電 網(wǎng)電壓分別輸入滑模控制器，確定兩者的切換函數(shù)，通過快速終端滑模控制算法，控制控制 虛擬同步機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之間的差值減小，保證兩者間的誤差值能夠快速平穩(wěn)地 趨近于零。
[0076] 滑?？刂埔步凶兘Y(jié)構(gòu)控制，本質(zhì)上是一類特殊的非線性控制，且非線性表現(xiàn)為控 制的不連續(xù)性。這種控制策略與其他控制的不同之處在于系統(tǒng)的"結(jié)構(gòu)"并不固定，而是可 以在動(dòng)態(tài)過程中，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預(yù)定"滑動(dòng)模態(tài)" 的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。由于滑動(dòng)模態(tài)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)且與對(duì)象參數(shù)及擾動(dòng)無關(guān)，這就使得滑?？?制具有快速響應(yīng)、對(duì)應(yīng)參數(shù)變化及擾動(dòng)不靈敏、無需系統(tǒng)在線辨識(shí)、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0077] 切換模塊700,用于當(dāng)電壓誤差處于預(yù)設(shè)的離/并網(wǎng)切換誤差范圍時(shí)，對(duì)虛擬同步 發(fā)電機(jī)進(jìn)行離/并網(wǎng)切換。
[0078] 電壓誤差在有限時(shí)間內(nèi)收斂，并且趨于零，說明虛擬同步機(jī)的機(jī)端電壓可以快速 變化到與電網(wǎng)電壓同步，當(dāng)兩者誤差處于預(yù)設(shè)的離/并網(wǎng)切換誤差范圍時(shí)，即可對(duì)虛擬發(fā) 電機(jī)進(jìn)行離/并網(wǎng)的切換。在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的離/并網(wǎng)切換誤差范圍為10%以內(nèi)。
[0079] 上述應(yīng)用于虛擬同步發(fā)電機(jī)的離并網(wǎng)控制系統(tǒng)，通過獲取電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā) 電機(jī)的機(jī)端電壓的差值，根據(jù)電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值、電磁方程以 及不確定因素項(xiàng)，計(jì)算電壓誤差，根據(jù)電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值以及 電壓誤差，設(shè)計(jì)滑模面，再根據(jù)電壓誤差以及滑模面，利用快速終端滑模控制算法，控制虛 擬同步機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之間的差值減小，當(dāng)電壓誤差處于預(yù)設(shè)的離/并網(wǎng)切換誤 差范圍時(shí)，對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行離/并網(wǎng)切換。通過上述應(yīng)用于虛擬同步發(fā)電機(jī)的離并 網(wǎng)控制方法及系統(tǒng)，由于對(duì)虛擬同步機(jī)的機(jī)端進(jìn)行離/并網(wǎng)的切換時(shí)，虛擬同步機(jī)的機(jī)端 電壓與電網(wǎng)電壓之間基本同步，不會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，能實(shí)現(xiàn)虛擬同步機(jī)能無縫切換。
[0080] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，虛擬同步發(fā)電機(jī)的電磁方程表示為：
[0082] 電網(wǎng)電壓與虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓的差值表示為：
[0084] 電壓誤差的具體計(jì)算公式為：
[0086] 式中，L為虛擬同步發(fā)電機(jī)的同步電感，R為虛擬同步發(fā)電機(jī)的同步電阻， ?abc'* ^abc 以及iab。分別為虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電勢(shì)、電壓以及電流，eu為電網(wǎng)電壓Ugab。與虛擬同步 發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓uab。的差值，&為電壓誤差，Pu為不確定因子。
[0087] 由于系統(tǒng)中存在可能的因素對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而會(huì)影響虛擬同步發(fā)電 機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓的同步，從而在控制虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓的同 步過程中，不但需要考慮虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之間的差值，而且需要考 慮其他影響因素，增加不確定因子P u，以表示在實(shí)際情況中可能存在的影響因素，通過事 先大量實(shí)驗(yàn)，可以獲取該P(yáng) u，即Pu為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值得到的已知常數(shù)。由于系統(tǒng)中存在的一 些可能的擾動(dòng)，既考慮虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓之間的差值，又考慮不確定 因子P u，采用滑模控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)可實(shí)現(xiàn)較為精確的控制效果。
[0088] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，滑模面設(shè)計(jì)的具體公式為：
[0090] 式中，Su為滑模面，k為差值比例系數(shù)。
[0091] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械方程表示為：
[0095] 式中，所述J為所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，所述ω為所述虛擬同步發(fā) 電機(jī)的角速度，所述ω。為電網(wǎng)同步角速度，所述T ni、所述?；以及所述Td分別為所述虛擬同 步發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)軸、電磁轉(zhuǎn)矩以及阻尼轉(zhuǎn)矩，所述D為阻尼系數(shù)，匕為虛擬同步發(fā)電機(jī)輸 出的電磁功率，e a、eb以及e。分別為虛擬同步發(fā)電機(jī)的A相、B相以及C相的機(jī)端電勢(shì)，i a、 ib以及i。分別為虛擬同步發(fā)電機(jī)的A相、B相以及C相的機(jī)端電流。
[0096] 通過建立所述虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械方程，以使虛擬同步發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓 以及調(diào)功率。即通過模擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，虛擬同步發(fā)電機(jī)模擬成傳統(tǒng)的同步發(fā)電 機(jī)，可實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)以及電壓等參數(shù)的調(diào)節(jié)，與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)同步。
[0097] 采用傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)機(jī)械方程來控制并網(wǎng)逆變器，使得并網(wǎng)逆變器在機(jī)理上和外 特性上均能與同步發(fā)電機(jī)相媲美。由于J的存在，使地并網(wǎng)逆變器在頻率擾動(dòng)過程中有了 慣性，且由于D的存在，使得逆變器型并網(wǎng)發(fā)電裝置也存在了阻系統(tǒng)功率震蕩的能力，這兩 個(gè)變量對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行性能具有重要改善作用。
[0098] 以上實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例 中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛 盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明