本发明涉及电力电子，尤其涉及一种构网型逆变器并联运行控制方法及系统。
背景技术：
1、随着可再生能源的发展，分布式电源作为可再生能源的重要形式，以其灵活接入、电能质量高等优势在电力系统中扮演着越来越重要的角色，然而，分布式电源的广泛应用也使得电力系统由传统的集中式发电向分布式发电模式转变，这对电力系统的规划、运行和控制提出了新的挑战。
2、构网型逆变器（grid-forming inverter）作为连接分布式能源与电网的关键设备，其重要性日益凸显，构网型逆变器能够主动调节输出电压和频率，具备类似于传统同步发电机的功能，尤其在离网或弱电网条件下，能够独立维持电压和频率的稳定，为孤岛运行和微电网的自主控制提供了有力支持，然而，在实际应用中，构网型逆变器的并联运行却面临着一系列亟待解决的技术难题，环流问题是其中最为突出的问题之一，当多个逆变器并联运行时，由于逆变器间的参数差异、控制器不一致以及线路阻抗不平衡等因素，逆变器之间容易产生环流（circulating current），这不仅会增加系统损耗，加剧逆变器发热，甚至可能引发保护装置误动作，严重威胁系统的安全稳定运行，此外，环流还会对逆变器输出电压和电流造成畸变，进而降低电能质量。
3、其次，逆变器缺乏物理惯性导致的系统频率稳定性较差，传统的同步发电机由于其转动惯量，能够平滑地应对负荷变化，维持系统频率的稳定，相比之下，基于电力电子器件的逆变器本身缺乏物理惯性，无法提供足够的储能来缓冲功率扰动，当系统受到负荷突变或故障等扰动时，频率变化较为剧烈，可能引发系统震荡，影响电网的稳定性和电能质量，此外，在多逆变器并联系统中，实现逆变器间的精确功率共享和同步控制同样面临挑战，传统的下垂控制策略通过引入虚拟阻抗实现了功率的初步分配，但存在稳态误差大、动态响应慢等问题，难以满足复杂负载条件和非线性负载情况下的功率分配准确性和系统稳定性要求。
4、综上所述，针对构网型逆变器并联运行中存在的环流问题、系统频率稳定性差等问题，亟需提供一种高效、稳定的构网型逆变器并联运行控制方法，以提升电力系统的可靠性和运行效率。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种构网型逆变器并联运行控制方法及系统，通过引入多频段自适应虚拟阻抗和滑模惯性增强技术，提高逆变器并联运行的稳定性。
2、为解决以上技术问题，本发明提供了一种构网型逆变器并联运行控制方法及系统。
3、第一方面，本发明提供了一种构网型逆变器并联运行控制方法，所述方法包括以下步骤：
4、根据采集到的构网型逆变器输出电流和电容电压，计算得到当前状态的逆变器输出有功功率和逆变器输出无功功率；
5、根据所述逆变器输出有功功率，利用集成模型预测控制的功率共享策略预测生成下一采样时刻的最优输出有功功率；
6、根据预先确定的构网型逆变器参考角频率，利用滑模自适应惯性增强机制计算得到惯性系数调整律；
7、根据所述惯性系数调整律和下一采样时刻的最优输出有功功率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率；
8、根据所述逆变器输出无功功率，利用无源滤波多频段自适应虚拟阻抗模型计算得到逆变器输出电压；
9、根据逆变器输出角频率和逆变器输出电压进行双闭环控制，生成构网型逆变器并联运行控制信号。
10、在进一步的实施方案中，所述根据所述逆变器输出有功功率，利用集成模型预测控制的功率共享策略预测生成下一采样时刻的最优输出有功功率的步骤包括：
11、根据所述逆变器输出有功功率和预先定义的电压电流控制输入序列，预测生成未来若干个采样时刻的逆变器输出有功功率状态；
12、以最小化未来若干个采样时刻逆变器输出有功功率状态与逆变器参考功率之间的偏差以及频率变化量为优化目标，构建功率共享优化目标函数；
13、通过求解所述功率共享优化目标函数的最小值，得到下一采样时刻的最优输出有功功率。
14、在进一步的实施方案中，所述根据预先确定的构网型逆变器参考角频率，利用滑模自适应惯性增强机制计算得到惯性系数调整律的步骤包括：
15、确定构网型逆变器参考角频率，根据所述构网型逆变器参考角频率，计算得到逆变器目标输出频率；
16、根据逆变器目标输出频率与指令参考频率之间的频率误差及其积分定义滑模面，根据所述滑模面和预设的控制增益系数构建高阶滑模控制函数；
17、利用所述高阶滑模控制函数对滑模面当前状态进行实时响应，并根据响应结果动态调整虚拟同步发电机有功下垂控制的惯性系数，得到惯性系数调整律。
18、在进一步的实施方案中，所述根据所述惯性系数调整律和下一采样时刻的最优输出有功功率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率的步骤包括：
19、根据所述逆变器输出有功功率与所述构网型逆变器参考角频率之间的差异，计算得到有功功率角频率偏差值；
20、根据所述有功功率角频率偏差值、逆变器直流侧当前电压值和初始直流电压，利用频率同步策略对参考角频率进行调整，得到同步角频率；
21、根据所述惯性系数调整律、所述下一采样时刻的最优输出有功功率和所述同步角频率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率。
22、在进一步的实施方案中，所述根据所述逆变器输出无功功率，利用无源滤波的多频段自适应虚拟阻抗模型计算得到逆变器输出电压的步骤包括：
23、利用预设的无功下垂系数对所述逆变器输出无功功率进行无功下垂控制，得到因无功下垂引起的电压偏差值；
24、根据逆变器的等效输出导纳，利用扰动观测器对逆变器输出电流进行扰动观测，得到逆变器输出电流扰动变化估计值；
25、根据虚拟电阻和虚拟电感，得到虚拟阻抗的低频分量；
26、根据不同高频段的阻抗增益和截止频率，计算得到虚拟阻抗的高频分量；
27、引入自适应增益系数，根据所述逆变器输出电流扰动变化估计值、所述虚拟阻抗的低频分量和所述虚拟阻抗的高频分量计算得到多频段自适应虚拟阻抗；
28、根据所述多频段自适应虚拟阻抗和所述电压偏差值，得到逆变器输出电压。
29、在进一步的实施方案中，所述多频段自适应虚拟阻抗的数学表达式为：
30、
31、
32、
33、式中，为多频段自适应虚拟阻抗；为虚拟电阻；为拉普拉斯变换中的复频率变量；为虚拟电感；为高频段的索引；为高频段数量；为第d个高频段的阻抗增益；为第d个高频段的截止频率；为自适应增益系数；为逆变器输出电流扰动变化估计值；为滤波器的传递函数参数；为构网型逆变器输出电流；为逆变器的等效输出导纳；为逆变器输出滤波电感；为滤波电感的等效串联电阻；为电容电压；为滤波时间常数。
34、在进一步的实施方案中，所述根据所述多频段自适应虚拟阻抗和所述电压偏差值，得到逆变器输出电压的步骤包括：
35、获取逆变器输出电流幅值，并根据所述多频段自适应虚拟阻抗和所述逆变器输出电流幅值，计算得到逆变器输出电流在多频段自适应虚拟阻抗上产生的电压降；
36、将逆变器指令电压与所述电压偏差值作差，得到考虑无功下垂的电压参考值；
37、根据考虑无功下垂的电压参考值和逆变器输出电流在多频段自适应虚拟阻抗上产生的电压降，得到逆变器输出电压。
38、第二方面，本发明提供了一种构网型逆变器并联运行控制系统，所述系统包括：
39、功率计算模块，用于根据采集到的构网型逆变器输出电流和电容电压，计算得到当前状态的逆变器输出有功功率和逆变器输出无功功率；
40、功率预测模块，用于根据所述逆变器输出有功功率，利用集成模型预测控制的功率共享策略预测生成下一采样时刻的最优输出有功功率；
41、滑模控制模块，用于根据预先确定的构网型逆变器参考角频率，利用滑模自适应惯性增强机制计算得到惯性系数调整律；
42、有功下垂控制模块，用于根据所述惯性系数调整律和下一采样时刻的最优输出有功功率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率；
43、虚拟阻抗分析模块，用于根据所述逆变器输出无功功率，利用无源滤波多频段自适应虚拟阻抗模型计算得到逆变器输出电压；
44、控制信号生成模块，用于根据逆变器输出角频率和逆变器输出电压进行双闭环控制，生成构网型逆变器并联运行控制信号。
45、在进一步的实施方案中，所述功率预测模块，具体用于：
46、根据所述逆变器输出有功功率和预先定义的电压电流控制输入序列，预测生成未来若干个采样时刻的逆变器输出有功功率状态；
47、以最小化未来若干个采样时刻逆变器输出有功功率状态与逆变器参考功率之间的偏差以及频率变化量为优化目标，构建功率共享优化目标函数；
48、通过求解所述功率共享优化目标函数的最小值，得到下一采样时刻的最优输出有功功率。
49、在进一步的实施方案中，所述滑模控制模块，具体用于：
50、确定构网型逆变器参考角频率，根据所述构网型逆变器参考角频率，计算得到逆变器目标输出频率；
51、根据逆变器目标输出频率与指令参考频率之间的频率误差及其积分定义滑模面，根据所述滑模面和预设的控制增益系数构建高阶滑模控制函数；
52、利用所述高阶滑模控制函数对滑模面当前状态进行实时响应，并根据响应结果动态调整虚拟同步发电机有功下垂控制的惯性系数，得到惯性系数调整律。
53、本发明提供了一种构网型逆变器并联运行控制方法及系统，所述方法根据构网型逆变器输出电流和电容电压，计算得到当前状态的逆变器输出有功功率和逆变器输出无功功率；根据逆变器输出有功功率，利用集成模型预测控制的功率共享策略预测生成下一采样时刻的最优输出有功功率；根据构网型逆变器参考角频率，利用滑模自适应惯性增强机制计算得到惯性系数调整律；根据惯性系数调整律和下一采样时刻的最优输出有功功率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率；根据逆变器输出无功功率，利用无源滤波的多频段自适应虚拟阻抗模型计算得到逆变器输出电压；根据逆变器输出角频率和逆变器输出电压进行双闭环控制，生成构网型逆变器并联运行控制信号。与现有技术相比，该方法通过结合多频段自适应虚拟阻抗模型和滑模自适应惯性增强机制等技术，可以实现并联逆变器间的精确功率共享和同步控制，提高并联逆变器功率分配的准确性和系统稳定性，解决了构网型逆变器并联运行中的环流问题、系统频率稳定性差等问题，从而提升了电力系统的可靠性和运行效率。
1.一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述根据所述逆变器输出有功功率，利用集成模型预测控制的功率共享策略预测生成下一采样时刻的最优输出有功功率的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述根据预先确定的构网型逆变器参考角频率，利用滑模自适应惯性增强机制计算得到惯性系数调整律的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述根据所述惯性系数调整律和下一采样时刻的最优输出有功功率进行有功下垂控制，得到逆变器输出角频率的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述根据所述逆变器输出无功功率，利用无源滤波的多频段自适应虚拟阻抗模型计算得到逆变器输出电压的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述多频段自适应虚拟阻抗的数学表达式为：
7.根据权利要求5所述的一种构网型逆变器并联运行控制方法，其特征在于，所述根据所述多频段自适应虚拟阻抗和所述电压偏差值，得到逆变器输出电压的步骤包括：
8.一种构网型逆变器并联运行控制系统，其特征在于，所述系统包括：
9.根据权利要求8所述的一种构网型逆变器并联运行控制系统，其特征在于，所述功率预测模块，具体用于：
10.根据权利要求8所述的一种构网型逆变器并联运行控制系统，其特征在于，所述滑模控制模块，具体用于：
