[發明專利]不平衡電網下的改進虛擬同步機自同步并網運行控制方法

有效

• 申請號: 201810385217.7
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108599262B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 孫丹;王霄鶴;鄭丹萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/24
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種不平衡電網下的改進虛擬同步機自同步并網運行控制方法，包括如下步驟：

(1)采集并網逆變器的三相電網電壓U_gabc和三相電網電流I_gabc并分別對兩者進行Clark變換，對應得到靜止α-β坐標系下的電網電壓矢量U_gαβ和電網電流矢量I_gαβ；

(2)根據電網電壓矢量U_gαβ以及上一控制周期并網逆變器的調制電壓矢量U_cαβ^*通過以下公式計算出并網逆變器的虛擬電流矢量I_vαβ；

其中：I_vα和I_vβ分別為虛擬電流矢量I_vαβ的α軸分量和β軸分量，U_gα和U_gβ分別為電網電壓矢量U_gαβ的α軸分量和β軸分量，U_cα^*和U_cβ^*分別為調制電壓矢量U_cαβ^*的α軸分量和β軸分量，L_v和R_v分別為并網逆變器入端線路的等效電感和等效電阻，s為拉普拉斯算子；

(3)利用電網電流矢量I_gαβ、電網電壓矢量U_gαβ和虛擬電流矢量I_vαβ通過以下公式計算出并網逆變器的虛擬有功功率P_v和虛擬無功功率Q_v以及輸出有功功率P_g和輸出無功功率Q_g；

其中：I_gα和I_gβ分別為電網電流矢量I_gαβ的α軸分量和β軸分量；

(4)根據目標有功功率P_sel和目標無功功率Q_sel通過以下傳統同步機控制環節計算確定并網逆變器的交流電壓幅值U_c和相位θ_c；并網前，P_sel＝P_v，Q_sel＝Q_v；并網后，P_sel＝P_g，Q_sel＝Q_g；

其中：U_c(k+1)和θ_c(k+1)分別為第k+1個控制周期中并網逆變器的交流電壓幅值和相位，ω_c(k)和ω_c(k+1)分別為第k個控制周期和第k+1個控制周期中并網逆變器交流電壓矢量的旋轉角速度，P_sel(k)和Q_sel(k)分別為第k個控制周期中并網逆變器的目標有功功率和目標無功功率，P_ref和Q_ref分別為并網逆變器的有功功率參考值和無功功率參考值，ω_ref為給定的旋轉角速度參考值，D和J分別為并網逆變器的虛擬阻尼設定值和虛擬慣量設定值，K為設定的比例系數，t為時間且t＝kT，T為控制周期的大小，k為大于0的自然數；

(5)對目標有功功率P_sel和目標無功功率Q_sel進行諧振控制，通過以下公式計算得到并網逆變器交流電壓補償矢量的d軸分量U_cdcomp和q軸分量U_cqcomp；

C_SOGI(s)為諧振控制器的傳遞函數，其表達式如下：

其中：ω_c為諧振控制器的截止頻率，k_s為諧振控制器的諧振系數，ω_s為兩倍的電網角頻率即ω_s＝4πf，f為電網頻率，s為拉普拉斯算子；

(6)使并網逆變器交流電壓參考矢量的d軸分量U_cd和q軸分量U_cq分別與U_cdcomp和U_cqcomp相加，其中U_cd＝U_c，U_cq＝0；進而利用相位θ_c對相加后的結果進行坐標旋轉變換，得到當前控制周期靜止α-β坐標系下的調制電壓矢量U_cαβ，最后利用SVPWM算法構造出一組PWM信號以對并網變換器進行控制。