本发明涉及新能源发电，特别是一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法及系统。
背景技术：
1、众多可再生新能源通过逆变器接入电网，如光伏、风机等。逆变器作为新能源接入电网的接口，在新能源发电中得到广泛应用。
2、逆变器的控制方式复杂、控制结构多变、控制目标多种多样，因此具有很强的非线性特征。为了研究逆变器的运行特性与参数变化规律，需要对逆变器进行数学建模。在数学建模时，通常会建立逆变器的状态空间方程，以便后续的非线性过程分析。逆变器在稳态情况下各参数都控制良好，但在运行过程中，可能会遇到接地短路故障、过载运行、网侧电压幅值异常越限等情况。这些故障运行情况均会导致逆变器工作情况异常，可能会使输出侧电流过流，因此在对电流的控制中，普遍存在限流控制的部分。逆变器通常在输出电流达到电流上限值后执行对应的限流控制策略，但逆变器执行限流控制策略的行为通常是非线性的，比如通过虚拟阻抗的方式进行限流，虚拟阻抗会从0突然增加到某个值，这导致应用了虚拟阻抗限流控制的逆变器状态空间模型在限流临界值处存在“奇点”。“奇点”的存在导致了逆变器的状态空间模型不平滑，难以建立逆变器的状态空间模型。
3、因此，本文提出了一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法及系统，该方法将虚拟阻抗的分段函数连续化，消除系统奇点，在略微降低模型准确度的情况下，将系统模型用微分方程进行表述，实现了连续状态空间模型的建立。
技术实现思路
1、鉴于上述“奇点”的存在导致了逆变器的状态空间模型不平滑，难以建立逆变器的状态空间模型中存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明所要解决的问题在于现有技术中状态空间模型存在分段不连续问题，在略微降低模型准确度的情况下，将系统模型用微分方程进行表述，消除了“奇点”，实现了连续状态空间模型的建立。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
4、第一方面，本发明实施例提供了一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其包括，采集逆变器的实时运行数据并存储；
5、分析具备虚拟阻抗限流控制的虚拟同步机中的总虚拟阻抗分段函数；
6、采用改进sigmoid函数将所述的分段函数平滑化，得到虚拟阻抗的平滑代数方程；
7、将所述平滑代数方程带入不含虚拟阻抗的逆变器状态空间方程，建立考虑虚拟阻抗限流控制的逆变器连续模型；
8、对逆变器连续模型进行求解，进行考虑虚拟阻抗限流的逆变器控制。
9、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述虚拟阻抗分段函数输出的总虚拟阻抗表达式如下：
10、
11、
12、ωoutlv＝kxr*rv
13、其中，rv与lv分别表示电流比例虚拟电阻与虚拟电抗，rv0与lv0分别表示高频暂态虚拟电阻与虚拟电抗，rv,tatal是总的虚拟电阻，lv,tatal是总的虚拟电抗，imax表示逆变器限制输出的最大电流，iq和id分别表示dq变换后的d轴和q轴电流，kvr表示虚拟阻抗比例系数，kxr表示虚拟阻抗的阻抗比，ωout表示vsg有功/无功控制的输出角频率。
14、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述电流比例虚拟电阻分为两段，当输出电流小于最大电流时，电流比例虚拟电阻等于0；
15、当输出电流大于最大电流时，电流比例虚拟电阻等于
16、电流比例虚拟电阻增加的虚拟阻抗上产生的压降表达式如下：
17、
18、其中，rv与lv分别表示电流比例虚拟电阻与虚拟电抗，imax为逆变器限制输出的最大电流，rv0与lv0分别表示高频暂态虚拟电阻与虚拟电抗，iq和id分别表示dq变换后的d轴和q轴电流，ωout表示vsg有功/无功控制的输出角频率，ωf表示高通滤波器的截止频率，s表示拉普拉斯算子，udv表示虚拟阻抗在d轴产生的压降，uqv表示虚拟阻抗在q轴产生的压降。
19、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述sigmoid函数相关表达式如下：
20、
21、当x趋近于负无穷大时，sigmoid函数输出值趋近于0，当x趋近于正无穷大时，sigmoid函数输出值趋近于1；
22、所述改进sigmoid函数表达式如下：
23、
24、其中，k表示改进参数。
25、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述虚拟阻抗的平滑代数方程表达式如下：
26、
27、其中，rv表示电流比例虚拟电阻，kvr表示虚拟阻抗比例系数，iq和id分别表示dq变换后的d轴和q轴电流，imax表示逆变器限制输出的最大电流。
28、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述不含虚拟阻抗的逆变器状态空间方程表达式如下：
29、
30、其中，vs表示逆变器状态变量矩阵，μ是逆变器13阶准稳态方程中的常数量，表示逆变器状态变量矩阵的微分，vs1、vs2……vs13分别表示逆变器系统状态方程的状态变量。
31、作为本发明所述考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的一种优选方案，其中：所述考虑虚拟阻抗限流控制的逆变器连续模型表达式如下：
32、
33、其中，表示系统状态变量矩阵的微分，g(vs)表示系统状态变量矩阵，vs1表示逆变器系统状态方程的状态变量，pset与qset分别为vsg的参考有功/无功功率，e0为q-v无功下垂控制参考内电势幅值，ω0为p-f有功下垂控制额定输出角频率，ωn为p-f有功下垂控制参考角频率，lf与rf为滤波器电感的感值与阻值，lg与rg为线路电感的感值与阻，cf为滤波器电容，iabc与ucapabc分别为滤波器电感电流与电容电压，udc为直流侧母线电压，δ为pwm调制角的相位。
34、对逆变器连续模型进行求解，进行考虑虚拟阻抗限流的逆变器控制。
35、第二方面，本发明实施例提供了一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制系统，其包括：数据采集模块，用于采集逆变器的实时运行数据；虚拟阻抗分析模块，用于分析虚拟阻抗函数表达式，识别分段规律；函数平滑模块，采用sigmoid函数对虚拟阻抗分段函数进行平滑处理；状态空间建模模块，用于根据平滑后的虚拟阻抗函数，结合现有逆变器状态空间方程，建立含虚拟阻抗的连续状态空间方程模型；模型求解模块，用于对状态空间方程模型进行求解，获得系统运行状态；结果显示模块，用于将系统的运行状态、电流限制情况、虚拟阻抗曲线进行显示。
36、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的任一步骤。
37、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的任一步骤。
38、本发明有益效果为实现了连续的状态空间方程建模，消除了原有模型中的不连续点，使状态空间方程连续化，便于后续求解和仿真分析。扩展了逆变器数学模型的适用场景，可以研究更加复杂的逆变器控制策略，模拟更多实际可能出现的运行情况。为研究逆变器的电流限制控制提供了理论基础，建立的状态空间方程含有电流限制环节，可用于分析限流情况下逆变器的参数和状态变化规律。不仅提供了状态空间方程的建模方法，还给出了基于模型的仿真计算系统方案，使理论研究成果更易于工程应用。为新能源并网提供理论及技术支撑，有助于扩大新能源的接入规模，提高系统稳定性，促进能源结构转型。
1.一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述虚拟阻抗分段函数输出的总虚拟阻抗表达式如下：
3.如权利要求2所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述电流比例虚拟电阻分为两段，当输出电流小于最大电流时，电流比例虚拟电阻等于0；
4.如权利要求1所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述sigmoid函数相关表达式如下：
5.如权利要求1所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述虚拟阻抗的平滑代数方程表达式如下：
6.如权利要求1所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述不含虚拟阻抗的逆变器状态空间方程表达式如下：
7.如权利要求5或6任一所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：所述考虑虚拟阻抗限流控制的逆变器连续模型表达式如下：
8.一种考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制系统，基于权利要求1～7任一所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法，其特征在于：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的考虑虚拟阻抗限流的逆变器建模控制方法的步骤。
