[發(fā)明專(zhuān)利]一種快速無(wú)功支撐的虛擬同步機(jī)低電壓穿越控制策略

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910407623.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110112792B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫丹;王仰銘;趙琛;王霄鶴;張利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué);中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/50
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/50;H02J3/48;H02J3/42
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種快速無(wú)功支撐的虛擬同步機(jī)低電壓穿越控制策略，包括如下步驟：

(1)采集并網(wǎng)逆變器的三相電網(wǎng)電壓u_gabc和三相電網(wǎng)電流i_gabc并通過(guò)以下公式計(jì)算出虛擬同步機(jī)輸出的有功功率P和無(wú)功功率Q；

P＝-(u_gai_ga+u_gbi_gb+u_gci_gc)

其中：u_ga、u_gb、u_gc分別為三相電網(wǎng)電壓u_gabc對(duì)應(yīng)a、b、c三相的相電壓，i_ga、i_gb、i_gc分別為三相電網(wǎng)電流i_gabc對(duì)應(yīng)a、b、c三相的相電流；

(2)根據(jù)有功功率P和無(wú)功功率Q通過(guò)以下公式計(jì)算出虛擬同步機(jī)輸出電勢(shì)的幅值E和相位角θ；

θ＝∫ωdt

其中：P^*為給定的有功功率參考值，Q^*為給定的無(wú)功功率參考值，D_p為虛擬同步機(jī)的阻尼系數(shù)，ω^*為電網(wǎng)的電角速度額定值，ω為電網(wǎng)的電角速度實(shí)際值，J為虛擬同步機(jī)的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，K為模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)的慣性系數(shù)，t為時(shí)間；

(3)利用相位角θ分別對(duì)三相電網(wǎng)電壓u_gabc和三相電網(wǎng)電流i_gabc進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，對(duì)應(yīng)得到d-q坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓矢量u_gdq和電網(wǎng)電流矢量i_gdq；

(4)根據(jù)電網(wǎng)電壓矢量u_gdq通過(guò)以下公式計(jì)算出電網(wǎng)電壓幅值U_g，進(jìn)而根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值U_g實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓狀態(tài)；

其中：u_gd、u_gq分別為電網(wǎng)電壓矢量u_gdq的d軸分量和q軸分量；

(5)根據(jù)電網(wǎng)電壓狀態(tài)計(jì)算出電網(wǎng)電流參考值的d軸分量i_gd^*和q軸分量i_gq^*，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

當(dāng)電網(wǎng)電壓正常情況下，通過(guò)以下公式計(jì)算電網(wǎng)電流參考值的d軸分量i_gd^*和q軸分量i_gq^*；

當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落情況下，通過(guò)以下公式計(jì)算電網(wǎng)電流參考值的d軸分量i_gd^*和q軸分量i_gq^*，以實(shí)現(xiàn)快速的無(wú)功功率支撐；

其中：R為并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)LCL濾波器的等效電阻，L為并網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)LCL濾波器的等效電感，P₁和Q₁分別為低電壓穿越期間虛擬同步機(jī)輸出的有功功率設(shè)定值和無(wú)功功率設(shè)定值，I_gn為電網(wǎng)額定電流的幅值，k為電網(wǎng)故障時(shí)電網(wǎng)電流所允許相對(duì)于電網(wǎng)額定電流的最大倍數(shù)；

(6)根據(jù)電網(wǎng)電流參考值和反饋值，采用電網(wǎng)電流控制環(huán)通過(guò)以下公式計(jì)算得到并網(wǎng)逆變器的調(diào)制電壓矢量u_dq；

其中：u_d、u_q分別為調(diào)制電壓矢量u_dq的d軸分量和q軸分量，i_gd、i_gq分別為電網(wǎng)電流矢量i_gdq的d軸分量和q軸分量，PI()表示PI控制器的傳遞函數(shù)，u_d'為i_gd^*-i_gd的差值輸入至PI控制器對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果，u_q'為i_gq^*-i_gq的差值輸入至PI控制器對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果；

(7)利用相位角θ對(duì)調(diào)制電壓矢量u_dq進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到α-β坐標(biāo)系下的調(diào)制電壓矢量u_αβ，進(jìn)而利用SVPWM算法構(gòu)造出一組PWM信號(hào)以對(duì)并網(wǎng)逆變器中的功率開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行控制。