[發明專利]一種直驅風機虛擬同步發電系統

有效

• 申請號: 201811194874.X
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN111049177B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 宋振浩;呂志鵬;吳鳴;孫麗敬;趙婷;劉國宇;王金浩;楊超穎;張敏;劉翼肇
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02M7/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種直驅風機虛擬同步發電系統，所述系統由新能源并網系統和變流器控制單元組成，其特征在于，所述控制單元包括：機側變流器控制單元、網側變流器控制單元和直流儲能變換器控制單元；

所述機側變流器控制單元，用于利用新能源并網系統中的機側變流器的直流電壓反饋生成機側變流器驅動脈沖，并利用所述機側變流器驅動脈沖控制新能源并網系統中的機側變流器；

所述直流儲能變換器控制單元，用于利用新能源并網系統中的直流儲能變換器的直流電壓反饋生成儲能變換器驅動脈沖，并利用所述儲能變換器驅動脈沖控制新能源并網系統中的儲能變換器；

所述網側變流器控制單元，用于利用電網調度指令或最大功率點跟蹤指令生成網側變流器驅動脈沖，并利用所述網側變流器驅動脈沖控制新能源并網系統中的網側變流器；

所述直流儲能變換器控制單元包括依次連接的直流電壓下垂控制器、直流儲能電流閉環控制器和脈沖寬度調制器；

所述直流電壓下垂控制器，用于根據其輸入的機側直流電壓反饋V_dc、第二直流電壓給定值V_dc2^*、第二直流電壓下限值V_dclow2和第二直流電壓上限值V_dcup2，生成直流電流指令i_dc；

所述直流儲能電流閉環控制器，用于根據其輸入的直流電流指令i_dc和直流電流反饋i_dc^*，生成直流儲能電流閉環控制器調制波；

所述脈沖寬度調制器，用于根據其輸入的直流儲能電流閉環控制器調制波，經脈沖寬度調制后，生成直流儲能變換器驅動脈沖；

所述根據其輸入的機側直流電壓反饋V_dc、第二直流電壓給定值V_dc2^*、第二直流電壓下限值V_dclow2和第二直流電壓上限值V_dcup2，生成直流電流指令i_dc，包括：

按下式確定直流電流指令i_dc：

其中，i_{disc_max}為最大放電電流，i_{c_max}為最大充電電流；

所述網側變流器控制單元包括依次相連的虛擬同步電機控制器、電壓電流閉環控制器和脈沖寬度調制器；

所述虛擬同步電機控制器，用于根據其輸入的電網調度指令或最大功率點跟蹤指令P₀，無功功率指令Q₀、有功功率P和無功功率Q、電壓幅值V和電網角頻率ω_g，生成電壓幅值指令E和功角ψ；

所述電壓電流閉環控制器，用于根據其輸入的輸出電壓V_abc、電感電流I_abc、電壓幅值指令E和功角ψ，生成電壓電流閉環控制器調制波；

所述脈沖寬度調制器，用于根據其輸入的電壓電流閉環控制器輸出的調制波，經脈沖寬度調制后，生成網側變流器驅動脈沖；

用于根據其輸入的電網調度指令或最大功率點跟蹤指令P₀，無功功率指令Q₀、有功功率P和無功功率Q、電壓幅值V和電網角頻率ω_g，生成電壓幅值指令E和功角ψ，包括：

按下式確定電壓幅值指令E：

按下式確定功角ψ：

Ψ＝∫ω

其中，ω為網側變流器控制單元的輸出角頻率，V₀為額定電壓幅值；

按下式確定網側變流器控制單元的輸出角頻率ω：

其中，P為有功功率，K_p為一次調頻系數，J為慣性系數，D為阻尼系數，K為電壓系數，s為拉普拉斯算子，ω₀為額定角頻率，ω_g為電網角頻率。