[發明專利]基于虛擬同步發電機的頻率自恢復控制方法

在審

• 申請號: 201811187619.2
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109193700A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 張宇華;趙曉軻;王育飛;薛花
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

1.一種基于虛擬同步發電機的頻率自恢復控制方法，直流側電壓通過三相逆變器進行直流變交流后，經過濾波電感L和電容C后并入電網；三相逆變器輸出電壓和電流經過功率計算到虛擬同步發電機,虛擬同步發電機控制器輸出電壓環給定電壓直軸分量和交軸分量U_dref和U_qref，濾波電感電流i_Labc和三相逆變器輸出電壓u_oabc輸入abc/dq轉換后輸出的dq坐標系下濾波電感電流直軸分量和交軸分量i_Ldq和三相逆變器輸出電壓直軸分量和交軸分量uo_dq；U_dref、U_qref、i_Ldq和uo_dq送入電壓電流雙環控制得到指令電壓，送入SPWM經過調制后輸出開關驅動信號，對三相逆變器進行控制；其特征在于，虛擬同步發電機的頻率自恢復控制方法包括以下步驟：

1)采集得到虛擬同步發電機轉子角頻率偏差Δw，Δw＝w₀-w，w₀、w分別為虛擬同步發電機轉子電角速度額定值和實際值；

2)判斷步驟1)中的Δw在否超過頻率閾值C₂，若|Δw|<C₂,系統采用一次調頻；若|Δw|>C₂,系統采用儲能參與的二次調頻方法，直到頻率恢復到額定值；

虛擬調速器的表達式：

p_m＝p_ref+k_w(w₀-w)

式中：P_ref為給定有功功率；k_w為功頻調差系數；

一次調頻時，虛擬同步發電機轉子運動方程為：

式中：J為虛擬同步發電機的轉動慣量；P_m是原動機輸入機械功率；P_e是輸出電磁功率；w₀、w分別為轉子電角速度額定值和實際值，δ為功角；D為阻尼系數；

二次調頻時，虛擬同步發電機轉子運動方程為：

式中：k_i為比例積分系數；

3)在步驟2)的基礎上，由勵磁控制器生成指令電壓的幅值信息和功頻控制器生成指令電壓的相位信息合成得到電壓參考值；

4)由步驟3)得到的電壓參考值,通過電壓和電流閉環控制后得到逆變器的控制信號。

2.根據權利要求1所述基于虛擬同步發電機的頻率自恢復控制方法，其特征在于，所述步驟2)中系統采用儲能參與的二次調頻方法，具體如下：

2.1)基于步驟1)得到的轉子角頻率偏差Δw，若|Δw|>C₂,閉合開關S1，加入比例積分環節，儲能的參數在此靠積分系數k_i實現；

2.2)當|Δw|>C₁，C₁<C₂，積分系數選取較大值以加快動態響應，k_i＝k₁₁；

2.3)當頻率恢復到合理范圍值C₁內時，包括兩種情況：一種是Δw<0且頻率變化率不小于0；另一種是Δw>0且頻率變化率小于0；兩種情況均采用較小積分系數，k_i＝k₁₂；其中k₁₁>k₁₂；直到檢測到頻率偏差為0時，二次調頻結束。