一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法与流程

1.本发明属于变流器功率解耦及控制领域，具体涉及一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法。


背景技术：

2.随着当今时代的不断发展，在实现“双碳”目标(二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和)的大背景下，能源电力行业正发生着前所未有的变化，源荷储直流特征愈发明显，传统配电网正逐步向电力电子设备高渗透率、可再生能源高接入率、交直流混联的高级形态发展。采用以电力电子变流器为主的组网方式，使得变流器与变流器、变流器与电网相互作用，导致配电网稳定性的内在机理发生了变化。
3.由于电力电子装置响应速度快且缺乏惯性和阻尼，无法为电力系统的稳定运行提供惯量支撑，使得配电网更易受到功率波动和系统故障的影响。伴随着电力电子化渗透率以及分布式能源接入率的不断提高，上述问题愈发严重。鉴于传统同步电机对配电网运行的天然友好性，模拟同步电机外特性的控制思想受到了国内外诸多学者的广泛关注。针对上述问题，虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，vsg)控制技术得到了广泛的应用。
4.然而，无论是常规下垂控制还是虚拟同步控制策略，在实际应用中都会遇到由线路阻抗特性变化引起的功率耦合问题，尤其在中低压线路中，线路阻抗呈现阻感或电阻特性，致使功率耦合问题明显，导致系统稳态工作点偏移，影响控制性能，甚至引起系统失稳。针对这一实际问题，相关学者对变流器功率传输机理进行数学分析，剖析产生功率耦合的原因及主要影响因素，并引入“虚拟阻抗”的概念对输出电压进行矫正，进而实现功率解耦。
5.传统虚拟阻抗功率解耦控制方法存在以下缺点：
6.1、对于典型的电压型虚拟同步变流器控制系统而言，采用准功率控制方式，一般不存在电压电流控制环路，上述控制难以实现；
7.2、控制方式不够直接，可能存在电压电流双环完成了解耦、但在功率外环中仍存在耦合的问题；
8.3、针对虚拟阻抗控制方式中各虚拟阻抗数值的设计方法，目前尚未十分明确。
9.在虚拟同步控制技术下，由于控制思想的差别，导致功率耦合的机理也可能不相同，因此如何提出针对性的功率解耦策略是虚拟同步控制技术在交直流配电网关键组网设备中得到实际应用与一般化推广的关键问题之一。
10.针对上述提出的问题，现设计一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法。


技术实现要素：

11.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，引入虚拟阻抗解决虚拟同步发电机的功率耦合问题，基于虚拟同步型变
流器准功率控制方式的特点，借鉴传统虚拟阻抗控制的思想，提出了一种基于自适应虚拟阻抗的功率传输改进控制方法，在无功功率控制环中引入了输出电流反馈，并利用虚拟阻抗矫正，补偿了由线路阻抗的变化所导致的系统传输功率的偏差值。
12.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
13.一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，包括如下步骤：
14.s1、确定控制系统参数d
p
、d
q
、k、j及线路参数l、r
l
；
15.s2、更新并确定系统具体运行工况；
16.s3、计算功率传输耦合系数矩阵k
i
，确定传输系数k
21
、k
22
；
17.s4、估算系统稳态工作点ω0、u
cdq
、i
ldq
；
18.s5、计算虚拟阻抗数值l
vdq12
、r
vdq
，并输出f
dq
；
19.s6、形成u
comp
参与计算，补偿输出电压，并判断工况是否变化，如变化继续返回s2，如无变化则输出结果。
20.进一步的，所述s2中，虚拟同步型变流器采用准功率控制方法，在系统稳定的条件下可等效成电压源，在中低压交直流混合配电网中功率传输的等效电路中，u
c
为变流器等效电压源，u
g
为电网电压的有效值，z
g
为线路阻抗幅值，电网电压相角为基准相角，定义输出电压与电网电压之间的相角为功角θ，线路阻抗x
g
为l
g
对应的感抗，为线路阻抗角，变流器功率传输的表达式为：
[0021][0022]
公式
①
中，i为并网电流；p为逆变器向电网馈送的有功功率，q为逆变器向电网馈送的无功功率。
[0023]
进一步的，所述s3中，对公式
①
中的功率传输方程中各变量加入扰动分量，可得：
[0024][0025]
其中，
[0026][0027]
公式
②
和公式
③
中δp为有功功率的扰动分量，δq为无功功率的扰动分量，δu
c
为逆变输出电压的扰动分量，δθ为功角的扰动分量；k
i
为耦合系数矩阵，其中i代表各元素，各元素均为具体工况下的稳态值。
[0028]
进一步的，对功率控制环路进行小信号分析，其频域表达式为：
[0029][0030]
公式
④
中：s为拉普拉斯算子；ω0为稳态工作点处角频率平均值；q
set
为指令给定值，因此对应δq
set
取值为零；p
set
在vsg逆变模式下为给定值，在vsm整流模式下p
set
由直流侧母线电压u
dc
决定；
[0031]
整流模式下u
dc
仅对有功功率产生影响，若直流母线电压维持稳定，即δp
set
取零，δp为有功功率所对应的扰动分量，δq为无功功率所对应的扰动分量，δω为输出角频率所对应的扰动分量，δθ为输出相角所对应的扰动分量，δe为输出电压所对应的扰动分量，δu
comp
为电压矫正值所对应的扰动分量，δi
ldq
为输出电流所对应的扰动分量；f
d
(s)为f
d
(i
ld
)在频域中的表达式，f
d
(s)为f
q
(i
lq
)在频域中的表达式；
[0032]
得到控制系统功率环小信号模型，结合公式
④
和模型，δq的表达式为：
[0033][0034][0035]
公式
⑤
和公式
⑥
中，无功功率的变化量δq由有功功率变化量δp以及引入的电压补偿变化量δu
comp
组成，情况由传递函数f1(s)和f2(s)决定，无功环路改进的目的是补偿输出电压，使无功功率跟随指令值变化，反映在小信号模型中，期望此时的无功功率变化量δq为零，在上述表达式中以引入的电压补偿量δu
comp
的响应去抵消原本的有功功率δp的响应。
[0036]
进一步的，所述s4中，根据系统具体运行工况，确定系统额定角频率ω0，利用公式
①
估算稳态工作点的电压u
cdq
与电流i
ldq
。
[0037]
进一步的，所述s5中，根据变流器拓扑及主电路建模方程，在稳态工作点处建立输出电压与电流的小信号方程，在dq坐标系下的表达式为：
[0038][0039]
根据瞬时功率理论，并忽略滤波电容电流，认为并网电流i
dq
＝i
ldq
，则：
[0040][0041]
公式
⑦
和公式
⑧
中，u
cdq
为稳态工作点处输出电压，i
ldq
为稳态工作点处输出电流平均值，结合公式
⑦
和公式
⑧
，δp用δi
ldq
表示，即：
[0042]
δp＝f3(s)δi
ld
f4(s)δi
lq
ꢀꢀ⑨
[0043]
其中，
[0044][0045]
公式
⑨
和公式
⑩
中，ω0为额定角频率，u
cdq
为dq坐标系下输出电压在具体工况下其稳态工作点的取值，i
ldq
为dq坐标系下输出电流在具体工况下其稳态工作点的取值。
[0046]
进一步的，结合公式
⑨
和公式
⑩
，将公式
⑤
改写为：
[0047][0048]
以公式的形式将功率传输过程中输出电压亦即无功功率的非理想变化量δq通过输出电流δi
ldq
的变化反映，公式中，f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)为典型控制系统所对应的响应函数，为已知量，f
d
(s)和f
q
(s)为未知量；
[0049]
由公式可知，在引入虚拟阻抗对输出电压进行补偿后，若以f
d
(s)和f
q
(s)抵消f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)的响应，在功率传输过程中，使无功功率的非理想变化量δq控制为零，进而解决功率耦合问题。
[0050]
进一步的，对应的f
d
(s)和f
q
(s)需满足：
[0051][0052]
由于f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)的传递函数表达式均已知，可确定f
dq
(s)的传递函数阶数及形式，根据公式可知，f
d
(s)和f
q
(s)存在高度的对称性，表达式可统一为：
[0053][0054]
公式引入了二阶虚拟阻抗响应，其中l
vd1
为d轴二阶虚拟电抗，l
vd2
为d轴一阶虚拟电抗，r
vd
为d轴虚拟电阻，l
vq1
为q轴二阶虚拟电抗，l
vq2
为q轴一阶虚拟电抗，r
vq
为q轴虚拟电阻，a和b为常数，a＝jω0、b＝d
p
。
[0055]
进一步的，根据公式进一步确定dq轴各虚拟阻抗的数值：
[0056][0057]
公式中，除控制系统参数外，u
cdq
和i
ldq
均为某一具体工况下的实际变量，针对不
同的系统运行状态，各虚拟阻抗的取值是不同的，因此在虚拟阻抗控制中，需根据运行工况的变化实时更新虚拟阻抗各项数值，及时对其修正，以保证控制性能，并达到自适应的运行效果。
[0058]
本发明的有益效果：
[0059]
1、本发明提出的基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，以二阶虚拟阻抗补偿输出电压补偿量以控制传输功率是切实可行的，该方法将虚拟阻抗直接引入了无功环路中，进一步提升了对传输功率控制的准确性；
[0060]
2、本发明提出的基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，由于不同工况下稳态工作点存在差异，虚拟阻抗的设定值也应随工况改变而作实时修正。考虑到系统稳态工作点的求解较易，因此只要在工况改变之前，对下一个工况系统的稳态工作点进行估算，从而计算出用于下一工况的虚拟阻抗值，即可达到自适应控制的效果；
[0061]
3、本发明提出的基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，重点集中在无功功率控制环路，包括有功功率控制环路以及主电路的建模，并未涉及电压电流双环部分，在保证控制准确性的情况下进行了一定的分析与设计简化，降低了系统计算的复杂程度，且能同时适用于仅包含功率环路的简化虚拟同步型控制系统。
附图说明
[0062]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0063]
图1是本发明实施例的变流器功率解耦控制方法流程图；
[0064]
图2是本发明实施例的变流器功率传输等效电路图；
[0065]
图3是本发明实施例的传输功率小信号模型框图；
[0066]
图4是本发明实施例的无功—电压环改进控制框图；
[0067]
图5是本发明实施例的f1(s)f
d
(s) f2(s)f3(s)阶跃响应；
[0068]
图6是本发明实施例的f1(s)f
q
(s) f2(s)f4(s)阶跃响应；
[0069]
图7是本发明实施例的l
g
＝3.2mh，r
g
＝0.1ω，的线路阻抗角下典型系统5kw功率传输波形图；
[0070]
图8是本发明实施例的l
g
＝3.2mh，r
g
＝1ω，的线路阻抗角下典型系统5kw功率传输波形图；
[0071]
图9是本发明实施例的l
g
＝0，r
g
＝1ω，的线路阻抗角下典型系统5kw功率传输波形图；
[0072]
图10是本发明实施例的的典型系统的并网点电压波形图；
[0073]
图11是本发明实施例的l
g
＝3.2mh，r
g
＝0.1ω，的虚拟阻抗控制下系统5kw功率传输波形图；
[0074]
图12是本发明实施例的l
g
＝3.2mh，r
g
＝1ω，的虚拟阻抗控制下系统5kw功率传输波形图；
[0075]
图13是本发明实施例的l
g
＝0，r
g
＝1ω，的虚拟阻抗控制下系统5kw功率传输波形图；
[0076]
图14是本发明实施例的的引入虚拟阻抗控制的并网点电压波形图；
[0077]
图15是本发明实施例的的功率变化下的有功功率波形图；
[0078]
图16是本发明实施例的的功率变化下的虚拟阻抗固定值波形图；
[0079]
图17是本发明实施例的的功率变化下的虚拟阻抗自适应值波形图。
具体实施方式
[0080]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0081]
本发明针对由线路阻抗特性变化、尤其是中低压线路阻感或阻性的阻抗特点所导致的功率耦合问题，基于电力电子变流器并网功率传输机理，指出传输功率耦合本质上是由于线路阻抗幅值与相角特性的变化导致的系统稳态工作点偏移问题。基于二阶电压响应的补偿思想，提出了一种基于自适应虚拟阻抗改进无功环路的功率解耦控制方法。该改进控制方式通过稳态点估算，根据参数计算表达式实时更新虚拟阻抗各项数值，达到自适应的运行效果，并利用算例与仿真验证了引入自适应虚拟阻抗的必要性。
[0082]
如图1所示，一种基于自适应虚拟阻抗的功率解耦改进控制方法，包括如下步骤：
[0083]
s1、确定控制系统参数d
p
(有功—频率下垂系数)、d
q
(无功—频率下垂系数)、k(励磁调节系数)、j(转动惯量)及线路参数l(滤波电感)、r
l
(寄生电阻)；
[0084]
s2、更新并确定系统具体运行工况；
[0085]
s3、计算功率传输耦合系数矩阵k
i
，确定传输系数k
21
、k
22
；
[0086]
s4、估算系统稳态工作点ω0(角频率平均值)、u
cdq
(输出电压平均值)、i
ldq
(输出电流平均值)；
[0087]
s5、计算虚拟阻抗数值l
vdq12
(虚拟电感)、r
vdq
(虚拟电阻)，并输出f
dq
(s)；
[0088]
s6、形成u
comp
参与计算，补偿输出电压，并判断工况是否变化，如变化继续返回s2，如无变化则输出结果。
[0089]
所述s2中，虚拟同步型变流器采用准功率控制方法，在系统稳定的条件下可等效成电压源，其在中低压交直流混合配电网中功率传输的等效电路如图2所示。其中，u
c
为变流器等效电压源，u
g
为电网电压的有效值，z
g
为线路阻抗幅值，电网电压相角为基准相角，定义输出电压与电网电压之间的相角为功角θ，线路阻抗其中x
g
为l
g
(线路电感)对应的感抗，为线路阻抗角。变流器功率传输的表达式为：
[0090][0091]
公式
①
中，i为并网电流；p为逆变器向电网馈送的有功功率，q为逆变器向电网馈送的无功功率。
[0092]
所述s3中，对公式
①
中的功率传输方程中各变量加入扰动分量，可得：
[0093][0094]
其中，
[0095][0096]
公式
②
和公式
③
中δp为有功功率的扰动分量，δq为无功功率的扰动分量，δu
c
为逆变输出电压的扰动分量，δθ为功角的扰动分量；k
i
为耦合系数矩阵，其中i代表各元素，各元素均为具体工况下的稳态值。
[0097]
对功率控制环路进行小信号分析，其频域表达式为：
[0098][0099]
公式
④
中：s为拉普拉斯算子；ω0为稳态工作点处角频率平均值；q
set
为指令给定值，因此对应δq
set
取值为零；而p
set
在vsg(虚拟同步发电机)逆变模式下也为给定值，而在vsm(虚拟同步电动机)整流模式下其值应由直流侧母线电压u
dc
决定。本技术重点讨论对无功环路的改进，而整流模式下u
dc
仅对有功功率产生影响，为简化分析，因此假设直流母线电压维持稳定，即δp
set
也取零。δp为有功功率所对应的扰动分量，δq为无功功率所对应的扰动分量，δω为输出角频率所对应的扰动分量，δθ为输出相角所对应的扰动分量，δe为输出电压所对应的扰动分量，δu
comp
为电压矫正值所对应的扰动分量，δi
ldq
为输出电流所对应的扰动分量。f
d
(s)为f
d
(i
ld
)在频域中的表达式，f
d
(s)为f
q
(i
lq
)在频域中的表达式。上述建模过程，可得控制系统功率环小信号模型，如图3所示。
[0100]
结合公式
④
和图3，δq的表达式为：
[0101][0102][0103]
公式
⑤
和公式
⑥
中，无功功率的变化量δq由有功功率变化量δp以及引入的电压补偿变化量δu
comp
组成，具体的变化情况由传递函数f1(s)和f2(s)决定，从控制方法来看，无功环路改进的目的是补偿输出电压，进一步使得无功功率跟随指令值变化，反映在小信号模型中，期望此时的无功功率变化量δq为零，为实现该目的，在上述表达式中应以引入的电压补偿量δu
comp
的响应去抵消原本的有功功率δp的响应。由于电压补偿量实则是引入了输出电流i
ldq
的反馈，因此需进一步建立δp与δi
ldq
之间的关系。
[0104]
所述s4中，根据系统具体运行工况，确定系统额定角频率ω0，利用公式
①
估算稳态工作点的电压u
cdq
与电流i
ldq
。
[0105]
所述s5中，根据变流器拓扑及主电路建模方程，可在稳态工作点处建立输出电压与电流的小信号方程，其在dq坐标系下的表达式为：
[0106][0107]
根据瞬时功率理论，并忽略滤波电容电流，近似认为并网电流i
dq
≈i
ldq
，则：
[0108][0109]
公式
⑦
和公式
⑧
中，u
cdq
为稳态工作点处输出电压，i
ldq
为稳态工作点处输出电流平均值，结合公式
⑦
和公式
⑧
，可将δp用δi
ldq
表示，即：
[0110]
δp＝f3(s)δi
ld
f4(s)δi
lq
ꢀꢀ⑨
[0111]
其中，
[0112][0113]
公式
⑨
和公式
⑩
中，ω0为额定角频率，u
cdq
为dq坐标系下输出电压在具体工况下其稳态工作点的取值，i
ldq
为dq坐标系下输出电流在具体工况下其稳态工作点的取值。
[0114]
结合公式
⑨
和公式
⑩
，可将公式
⑤
进一步改写为：
[0115][0116]
以公式的形式将功率传输过程中输出电压亦即无功功率的非理想变化量δq通
过输出电流δi
ldq
的变化反映，公式中，f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)为典型控制系统所对应的响应函数，为已知量，f
d
(s)和f
q
(s)为未知量。上式表明，在引入虚拟阻抗对输出电压进行补偿后，若以f
d
(s)和f
q
(s)去抵消f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)的响应，则在功率传输过程中，可使无功功率的非理想变化量δq控制为零，进而解决功率耦合问题。
[0117]
因此，对应的f
d
(s)和f
q
(s)需满足：
[0118][0119]
由于f1(s)、f2(s)、f3(s)和f4(s)的传递函数表达式均已知，因此可确定f
dq
(s)的传递函数阶数及形式。根据公式可知，f
dq
(s)存在高度的对称性，其表达式可统一为：
[0120][0121]
公式引入了二阶虚拟阻抗响应，其中l
vd1
为d轴二阶虚拟电抗，l
vd2
为d轴一阶虚拟电抗，r
vd
为d轴虚拟电阻，l
vq1
为q轴二阶虚拟电抗，l
vq2
为q轴一阶虚拟电抗，r
vq
为q轴虚拟电阻，a和b为常数，为简化设计，取a＝jω0、b＝d
p
。
[0122]
根据公式可进一步确定dq轴各虚拟阻抗的数值：
[0123][0124]
公式中，u
cdq
和i
ldq
均为某一具体工况下的实际变量，针对不同的系统运行状态，各虚拟阻抗的取值是不同的，因此在虚拟阻抗控制中，需根据运行工况的变化实时更新虚拟阻抗各项数值，及时对其修正，以保证控制性能，并达到自适应的运行效果。
[0125]
综上所述，在引入自适应虚拟阻抗改进控制后，变流器控制系统的无功—电压环控制框图如4所示。
[0126]
在本实施例中，对上述理论机理分析的正确性以及所提改进控制方法的有效性展开验证。在仿真模型中，根据线路阻抗特性设定3组具有代表性的感性、阻感性以及电阻性的线路阻抗参数，如表1所示；虚拟同步型变流器仿真模型主要参数如表2所示。
[0127]
表1—仿真模型主要线路参数表
[0128]
[0129]
表2—虚拟同步型变流器仿真模型主要参数
[0130][0131][0132]
具体地，在本实施例中，借助matlab计算机软件验证图4所述虚拟阻抗控制设计的有效性。根据表2中所列典型控制参数，以变流器vsg逆变模式向电网馈送5kw有功功率工况下的稳态工作点进行计算，对δi
ld
与δi
lq
的响应、即对f1(s)f
d
(s) f2(s)f3(s)与f1(s)f
q
(s) f2(s)f4(s)的阶跃响应进行观察，其结果如图5与图6所示。
[0133]
以上结果表明，以二阶虚拟阻抗补偿输出电压补偿量以控制传输功率是切实可行的，该方法将虚拟阻抗直接引入了无功环路中，进一步提升了对传输功率控制的准确性。如公式所示的虚拟阻抗表达式，即使对同一控制系统而言，由于不同工况下稳态工作点存在差异，虚拟阻抗的设定值也应随工况改变而作实时修正。考虑到系统稳态工作点的求解较易，因此只要在工况改变之前，对下一个工况系统的稳态工作点进行估算，从而计算出用于下一工况的虚拟阻抗值，即可达到自适应控制的效果。同时，针对该改进控制方法的设计，重点集中在无功功率控制环路，包括有功功率控制环路以及主电路的建模，并未涉及电压电流双环部分，在保证控制准确性的情况下进行了一定的分析与设计简化，降低了系统计算的复杂程度，且能同时适用于仅包含功率环路的简化虚拟同步型控制系统。
[0134]
具体地，在本实施例中，为研究线路阻抗特性对功率传输的影响。设定系统于仿真时间1.6s向交流电网传输5kw有功功率，在表1中的3组线路阻抗参数条件下，分析线路阻抗
角的变化对功率传输的影响。仿真过程中，传输功率波形均已经过低通滤波函数作滤波处理：如图7所示，l
g
＝3.2mh，r
g
＝0.1ω，如图8所示，l
g
＝3.2mh，r
g
＝1ω，如图9所示，l
g
＝0，r
g
＝1ω，由仿真结果可知，当线路阻抗角不为90度时，传输功率便开始呈现耦合特性。通过图7、图8和图9的对比，随着线路阻抗电阻性成分的增加，有功与无功功率的耦合程度将不断加深。该仿真结果与理论分析保持一致。此外，以的线路阻抗参数条件为例，进一步对变流器系统的并网点输出电压u
c
与电网电压u
g
的波形进行对比，其仿真结果如图10所示。
[0135]
图10中，输出电压u
c
与电网电压u
g
波形基本一致，在组2的线路参数条件下，由于线路阻抗对系统传输功率的影响增大，输出电流流经线路阻抗将产生一定的压降，因此根据电路定理以及相关的矢量关系，在该电压波形的条件下势必会出现输出电流在相位上的偏差，导致无功功率的非理想变化，形成功率耦合。
[0136]
具体地，在本实施例中，为分析基于改进型无功环路的功率解耦控制的作用。在上述工况下，根据图4的改进控制框图引入虚拟阻抗矫正环节，并利用公式分别对3组线路阻抗参数条件下的各虚拟阻抗数值进行计算，实现对系统传输功率的改进控制，其功率波形如图11、图12和图13所示，图11对应l
g
＝3.2mh，r
g
＝0.1ω，图12对应l
g
＝3.2mh，r
g
＝1ω，图13对应l
g
＝0，r
g
＝1ω，仿真结果表明，图11、图12和图13与图7、图8和图9中同一工况下的典型控制系统相比，虚拟阻抗的引入能有效解决传输功率耦合问题。
[0137]
同样地，以的线路阻抗参数条件为例，对引入虚拟阻抗控制后变流器系统的并网点输出电压u
c
与电网电压u
g
的波形进行对比。根据图14的波形可知，基于虚拟阻抗的改进控制是通过引入输出电流反馈，提高了输出电压数值，进而补偿了由线路阻抗所产生的功率差值，最终实现功率解耦。
[0138]
为进一步证明引入自适应虚拟阻抗的必要性，分析在不同传输功率工况下虚拟阻抗改进控制的特点。以表1中的第2组线路参数为例，设定系统初始工况为传输5kw有功功率，于仿真时间5s和7.5s分别增发2.5kw有功功率，最终达到额定传输功率10kw。由前节理论分析可知，为了保证功率解耦，需在系统工况发生改变的情况下对虚拟阻抗数值进行实时更新，因此在传输功率5kw、7.5kw和10kw的三种不同的工况下，应存在3组不同的虚拟阻抗数值。根据公式其数值如表3所示。
[0139]
表3—不同工况下的虚拟阻抗数值表
[0140][0141]
根据表3中的相关数值，设定两类引入虚拟阻抗控制的系统运行模式。其中一组以系统传输5kw工况下计算得到的数值为固定虚拟阻抗数值，即在工况改变的情况下，虚拟阻抗数值不发生改变；另一组采用自适应虚拟阻抗方式，即根据表3中的数值，在不同工况下对虚拟阻抗数值进行实时更新。由此对两类不同运行模式下的传输功率波形进行对比，其结果如图15、图16和图17所示，其中图15为有功功率波形图，图16为无功功率波形图(虚拟阻抗固定值)，图17为无功功率波形图(虚拟阻抗自适应值)。由于仿真过程中，两类仿真模式下的有功功率变化波形基本一致，这里仅展示其中一组。
[0142]
由上述仿真结果可知，在有功功率均能跟随指令值变化的情况下，当虚拟阻抗设定为固定数值时，随着系统工况的变化，功率耦合问题仍然存在；而当虚拟阻抗设定为自适应值时，控制系统会随工况的变化对数值进行实时更新，达到了不同工况下均能有效解耦的控制效果。
[0143]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0144]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0145]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0146]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0147]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0148]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。