[發明專利]一種虛擬同步發電機故障穿越控制方法

有效

• 申請號: 201811522759.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109861308B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 鈕小雨;姜影
• 申請（專利權）人: 合肥東徽欣能電氣科技有限公司
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/50;H02J3/42
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 洪玲

1.一種虛擬同步發電機故障穿越控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.采樣、坐標變換

采集虛擬同步發電機濾波電容電壓U_cm＝{u_ca,u_cb,u_cc}，虛擬同步發電機橋臂側電感電流I_Lm＝{i_La,i_Lb,i_Lc},虛擬同步發電機輸出電流I_om＝{i_oa,i_ob,i_oc},虛擬同步發電機公共連接點電壓E_m＝{e_a,e_b,e_c}；

對虛擬同步發電機濾波電容電壓u_ca,u_cb,u_cc、橋臂側電感電流i_La,i_Lb,i_Lc和輸出電流i_oa,i_ob,i_oc分別進行單同步旋轉坐標變換得到濾波電容電壓的dq分量U_cd,U_cq、橋臂側電感電流的dq分量I_Ld,I_Lq，輸出電流的dq分量I_od,I_oq；

步驟2.計算平均有功功率P、平均無功功率Q、濾波電容電壓幅值U_cm和電流幅值I_om

根據濾波電容電壓的dq分量U_cd,U_cq和輸出電流的dq分量I_od,I_oq，經過有功功率計算方程和無功功率計算方程得到平均有功功率P和平均無功功率Q；

對虛擬同步發電機公共連接點電壓e_a,e_b,e_c，經過鎖相環環節得到鎖相角頻率ω_com，根據濾波電容電壓的dq分量U_cd,U_cq和輸出電流的dq分量I_od,I_oq，通過幅值計算方程得到濾波電容輸出電壓幅值U_cm和輸出電流幅值I_om；

步驟3.計算虛擬同步發電機的有功功率指令P_m、端電壓指令U^*、矢量角θ

根據鎖相角頻率ω_com、虛擬同步發電機給定的有功功率指令P₀、虛擬同步發電機給定有功功率指令P₀時的額定角頻率ω₀，采用具有回差特性的故障狀態判斷環節，得到虛擬同步發電機的有功功率指令P_m和端電壓指令U^*，具體為：

當U_cm≥U_cm1,I_om≤I_om1時，虛擬同步發電機的有功功率指令P_m和端電壓指令U^*為：

當U_cm＜U_cm2,I_om＞I_om2時，虛擬同步發電機的有功功率指令P_m和端電壓指令U^*為：

其中，U₀為虛擬同步發電機給定無功功率指令Q₀時的額定輸出電容電壓，n為無功-電壓下垂系數，m為功角控制下垂系數，D為阻尼系數，U_cm1為輸出電壓返回值，I_om1為輸出電流返回值，U_cm2為輸出電壓低閾值，I_om2為電流大閾值，K_Q為電網跌落時的無功功率補償系數，s為拉普拉斯算子，I_N為額定相電流，K_pQ為端電壓指令U^*的比例控制系數，K_iQ為端電壓指令U^*的積分控制系數，ω是虛擬同步發電機角頻率；

根據平均有功功率P、有功功率指令P_m以及額定角頻率ω₀，經過功角控制方程得到虛擬同步發電機的矢量角θ；

步驟4.計算控制信號U_d,U_q

根據端電壓U^*和濾波電容電壓dq的分量U_cd,U_cq，通過電壓控制方程得到控制信號U_d,U_q；

步驟5.生成PWM調制信號U_a^*,U_b^*,U_c^*

將控制信號U_d,U_q經過單同步旋轉坐標反變換并經過PWM調制，得到三相橋臂電壓調制信號U_a,U_b,U_c，U_a,U_b,U_c通過具有回差特性的逐波限流控制模塊生成最終開關管的PWM調制信號U_a^*,U_b^*,U_c^*。