基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法、装置及设备

本发明涉及微电网预同步，具体涉及一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法、装置及设备。

背景技术：

1、当前光伏、风电等清洁能源的应用已经成为未来电力系统发展的重要趋势，由于新能源并网时需采用大量电力电子装置，因此电网系统的整体惯量水平会降低，影响系统的稳定性。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，vsg)作为一种构网型的逆变器控制策略，通过向微电网提供惯性和阻尼来提高系统的稳定性，vsg控制可以主动建立微电网的电压和频率，既具有孤岛运行下单机带负载的能力，又可以并网运行。

2、但在孤岛转入并网过程中，通常会产生较大的电压和电流冲击，从而威胁设备的安全稳定运行，为此，需要预同步策略来保证系统的平滑切换和稳定运行。常见的预同步策略有基于相位差的预同步策略和基于同步参考坐标系(synchronous reference frame，srf)的预同步策略，两者均需要一个网侧锁相环来测量电网相位，然而这些方法仅适用于验证电网侧相位差较小的情况，并且由于分布式能量的远距离传输和线路阻抗的上升，分布式能源所连接的电网开始出现弱电网的迹象，这将影响传统锁相环的跟踪精度，导致并网时的浪涌电流增大。

3、线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control，ladrc)是由经典控制理论和现代控制理论发展而来的新的控制理论和方法，这种方法将系统内部和外界的扰动作用均看作对系统的扰动，通过估计扰动把系统补偿到理想的串联积分型，不管总扰动怎么变化都能有效控制补偿后的系统，这使得ladrc不需要更改参数就可以控制时间尺度相当的同一类对象，当控制对象为非线性系统或模型不明确时，ladrc参数设置调整比常规调节器的调整更为简单且控制效果更佳，近年来ladrc广泛应用在电机等运动控制领域，但针对解决平滑并网问题鲜有研究。

4、前大多数预同步研究仅在电网侧相位角差较小的情况下进行验证，大相角差下的预同步策略可能会使微电网频率超调过大，或预同步时间过长，预同步中的频率因素可能导致微电网切机减载，影响微网运行和响应系统调度，因此研究一种不需要网端锁相环、能在任意相位差情况下启动、不会超过频率安全范围、调参简单的预同步策略非常有必要。

5、有鉴于此，提出本技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法、装置、设备及存储介质，能够在使用vsg控制的微网和电网全相位差下实现微电网并网过程的平滑切换，且预同步过程中不会使微网超过频率安全限制范围。

2、本发明公开了一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法，包括：

3、获取采样的电压数据，并对所述电压数据进行预处理，生成α轴电压和β轴电压，其中，所述电压数据为孤岛运行状态的微网电压输出端和pcc的实时电压值，所述pcc为微电网公共耦合点；

4、调用虚拟功率计算模块，根据单位虚拟阻值对所述α轴电压和所述β轴电压进行计算处理，生成孤岛运行状态的微网电压输出端与pcc之间的虚拟功率差值和虚拟电压幅值差值；

5、调用训练好的一阶自抗扰控制系统对所述孤岛运行状态的微网电压输出端与pcc之间的虚拟功率差值和虚拟电压幅值差值进行vsg预同步控制处理，生成预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量；

6、将所述预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量作为补偿量，反馈给所述vsg功率环；

7、当判断到所述孤岛运行状态的微网电压输出端的频率、相位和幅值满足预设判定条件时，将所述孤岛运行状态的微网电压输出端并入电网。

8、优选地，获取预处理的电压数据，并对所述电压数据进行预处理，生成α轴电压和β轴电压，具体为：

9、获取孤岛运行状态的微网电压输出端和pcc的实时电压值，其中，所述pcc为微电网公共耦合点；

10、对所述孤岛运行状态的微网电压输出端和pcc的实时电压值进行clark变换处理，生成对应的α轴电压和β轴电压。

11、优选地，所述vsg功率环分别采用p-f下垂关系控制和q-u下垂关系控制，以得出系统频率与励磁电压。

12、优选地，调用训练好的一阶自抗扰控制系统对所述孤岛运行状态的微网电压输出端与pcc之间的虚拟功率差值和虚拟电压幅值差值进行vsg预同步控制处理，生成预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量，具体为：

13、接入训练好的一阶自抗扰控制系统，根据所述vsg功率环的下垂关系进行计算处理，生成补偿的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量，其中，所述一阶自抗扰控制系统包括线性扩张状态观测器leso、线性误差反馈控制律lsef和控制对象；

14、调用补偿角速度符号判断模块对所述vsg预同步相位控制量进行处理，以补偿vsg输出电压相位超前或滞后的情况，生成带符号的vsg预同步相位控制量；

15、调用频率边界限制模块对所述带符号的vsg预同步相位控制量进行处理，使其能够在不超过预设安全频率偏差范围的情况下进行预同步补偿，生成预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量。

16、优选地，将所述预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量作为补偿量，反馈给所述vsg功率环，具体为：

17、将所述预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量作为幅值补偿量，并反馈至所述vsg功率环的vsg无功环；

18、将所述预同步补偿后的vsg预同步相位控制量将所述频率补偿量，并反馈至所述vsg功率环的vsg有功环。

19、优选地，当判断到所述孤岛运行状态的微网电压输出端的频率、相位和幅值满足预设判定条件时，将所述孤岛运行状态的微网电压输出端并入电网，具体为：

20、调用无锁相环并网条件判定模块对所述孤岛运行状态的微网电压输出端进行判定；

21、当判断到所述孤岛运行状态的微网电压输出端的频率、相位和幅值满足预设并网标准时，发送并网指令；

22、根据所述并网指令关闭vsg与电网之间的隔离开关，并将vsg并入电网，以完成vsg的并网。

23、本发明还公开了一种线性自抗扰预同步并网装置，包括：

24、电压数据获取单元，用于获取采样的电压数据，并对所述电压数据进行预处理，生成α轴电压和β轴电压，其中，所述电压数据为孤岛运行状态的微网电压输出端和pcc的实时电压值，所述pcc为微电网公共耦合点；

25、电压数据计算单元，用于调用虚拟功率计算模块，根据单位虚拟阻值对所述α轴电压和所述β轴电压进行计算处理，生成孤岛运行状态的微网电压输出端与pcc之间的虚拟功率差值和虚拟电压幅值差值；

26、vsg预同步控制单元，用于调用训练好的一阶自抗扰控制系统对所述孤岛运行状态的微网电压输出端与pcc之间的虚拟功率差值和虚拟电压幅值差值进行vsg预同步控制处理，生成预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量；

27、反馈单元，用于将所述预同步补偿后的vsg预同步幅值控制量和vsg预同步相位控制量作为补偿量，反馈给所述vsg功率环；

28、并网单元，用于当判断到所述孤岛运行状态的微网电压输出端的频率、相位和幅值满足预设判定条件时，将所述孤岛运行状态的微网电压输出端并入电网。

29、本发明还公开了一种线性自抗扰预同步并网设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法。

30、本发明还公开了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法。

31、综上所述，本实施例提供的一种基于线性自抗扰的光储微网并网预同步方法、装置、设备及存储介质，通过一阶ladrc控制器补偿电压角速度和电压幅值，使vsg输出电压幅值、频率和角度与电网电压相匹配，配合本发明提出无锁相环并网条件判定模块，能够在vsg和电网全相位差下实现微电网并网过程的平滑切换，不仅实现了vsg预同步控制和对应的vsg并网；该方法还增加了带载预同步时的频率保护措施，能够保证系统频率在安全范围内变化，改善预同步过程中vsg的频率稳定性，可靠性更高，实用性更好。