[發明專利]基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法

有效

• 申請號: 201810083940.X
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108270238B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 張興;張行;李明;李飛;張海崢;管瑋琪;朱虹
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于動態虛擬電阻的虛擬同步發電機控制方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1、采樣虛擬同步發電機的三相輸出電流i_a,i_b,i_c，虛擬同步發電機的三相輸出電壓U_a,U_b,U_c，流過濾波電感的電流i_La,i_Lb,i_Lc，并計算虛擬同步發電機輸出的有功功率P_e和無功功率Q_e，所述虛擬同步發電機輸出的有功功率P_e和無功功率Q_e的計算式分別為：

其中，T_f為一階低通濾波器的時間常數，s為拉普拉斯算子；

步驟2、設定有功功率的參考值P_ref，無功功率的參考值Q_ref；

步驟3、根據虛擬同步發電機控制算法，計算得到虛擬同步發電機內電勢幅值E，內電勢相位θ，所述虛擬同步發電機內電勢幅值E，內電勢相位θ的計算式分別為：

E＝U_ref+(Q_ref-Q_e)n；

其中，U_ref為輸出線電壓的參考值，n為無功功率的下垂系數，ω_m為虛擬同步發電機輸出的角頻率，式中，m為有功功率的下垂系數；J為虛擬同步發電機的轉動慣量；D為虛擬同步發電機的阻尼系數；ω_ref為角頻率的參考值；

步驟4、將步驟1采樣得到虛擬同步發電機的三相輸出電流i_a,i_b,i_c，虛擬同步發電機的三相輸出電壓U_a,U_b,U_c，流過濾波電感的電流i_La,i_Lb,i_Lc，在步驟3得到的內電勢相位θ下做三相靜止旋轉坐標系到兩相旋轉坐標系的轉換，得到兩相旋轉坐標系下的虛擬同步發電機的輸出電流i_d,i_q，虛擬同步發電機的輸出電壓U_d,U_q，流過濾波電感的電流i_Ld,i_Lq；

所述三相輸出電流i_a,i_b,i_c從三相靜止旋轉坐標系到兩相旋轉坐標系的轉換方程為：

所述三相輸出電壓U_a,U_b,U_c從三相靜止旋轉坐標系到兩相旋轉坐標系的轉換方程為：

所述流過濾波電感的電流i_La,i_Lb,i_Lc從三相靜止旋轉坐標系到兩相旋轉坐標系的轉換方程為：

步驟5、加入動態虛擬電阻R_dv，得到動態虛擬阻抗上的壓降U_vd,U_vq，動態虛擬電阻R_dv為高通濾波器的形式，所述動態虛擬電阻R_dv、動態虛擬阻抗上的壓降U_vd,U_vq的表達式為：

其中A為高通濾波器的放大系數，ω_c為高通濾波器的截止頻率；

步驟6、根據步驟3得到的虛擬同步發電機的內電勢幅值E和步驟5得到的動態虛擬阻抗上的壓降U_vd,U_vq，計算得到虛擬同步發電機輸出電壓的d軸指令值U_dref和q軸指令值U_qref，所述虛擬同步發電機輸出電壓的d軸指令值U_dref和q軸指令值U_qref的計算式分別為：

步驟7、將步驟6中得到的輸出電壓的d軸指令值U_dref和步驟4中得到的輸出電壓的d軸分量U_d，經過d軸電壓閉環控制方程，得到濾波電感電流d軸指令值i_Ldref；將步驟6中得到的輸出電壓的q軸指令值U_qref和步驟4中得到的輸出電壓的q軸分量U_q，經過q軸電壓閉環控制方程，得到濾波電感電流q軸指令值i_Lqref，所述d軸電壓閉環控制方程和q軸電壓閉環控制方程的表達式分別為：

其中，k_vp為電壓閉環比例調節器系數,k_vi電壓閉環積分調節器系數；

步驟8、將步驟7中得到的濾波電感電流d軸指令值i_Ldref和步驟4中得到的濾波電感電流d軸分量i_Ld，經過d軸電流閉環控制方程，得到d軸輸出信號U_idi；將步驟7中得到的濾波電感電流q軸指令值i_Lqref和步驟4中得到的濾波電感電流q軸分量i_Lq，經過q軸電流閉環控制方程，得到q軸輸出信號U_iqi，所述d軸電流閉環控制方程和q軸電流閉環控制方程的表達式分別為：

其中k_ip為電流閉環比例調節器系數；

步驟9、將步驟8中得到的dq坐標系下的輸出信號U_idi和U_iqi在步驟3得到的內電勢相位θ下做兩相旋轉坐標系到三相靜止旋轉坐標系的轉換，得到逆變器橋臂電壓的三相調制波U_mai,U_mbi,U_mci，并經PWM調制后作為IGBT電路的驅動信號，所述兩相旋轉坐標系到三相靜止旋轉坐標系的轉換方程為：

U_mai＝U_idicosθ+U_iqisinθ