[發(fā)明專利]基于相角差擾動(dòng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)預(yù)同步控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910446271.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110212590B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施凱;宋文濤;徐培鳳;孫宇新;劉奕辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/44
• 分類號(hào): H02J3/44;H02M7/5387
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于消除相角差擾動(dòng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)預(yù)同步控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：VSG預(yù)同步階段開(kāi)始時(shí)，將通過(guò)PLL鎖相環(huán)模塊得到的網(wǎng)端和逆變器端電壓相角信號(hào)相減通入相角差區(qū)域判斷模塊；

S2：同時(shí)將S1相角差信號(hào)通入相角差調(diào)制模塊；

S3：將S1中相角差區(qū)域判斷模塊和S2相角差調(diào)制模塊得到的信號(hào)相乘得到相角差調(diào)制信號(hào)，并通入線性逼近調(diào)制單元得到頻率補(bǔ)償信號(hào)；

所述頻率補(bǔ)償信號(hào)為：

θ_vsg和θ_g分別為VSG輸出電壓和網(wǎng)端電壓相角；

S4：將S3得到頻率補(bǔ)償信號(hào)附加在VSG有功環(huán)輸出頻率信號(hào)上；

S5：頻率和電壓的同步分別通過(guò)頻率調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器附加在有功和無(wú)功下垂控制環(huán)；

S6：當(dāng)VSG輸出電壓幅值、頻率和相角信號(hào)滿足并網(wǎng)合閘運(yùn)行要求時(shí)，分別切除電壓調(diào)節(jié)器、頻率調(diào)節(jié)器和相角調(diào)節(jié)器，VSG以并網(wǎng)模式運(yùn)行；

S1中相角差區(qū)域判斷模塊輸出相角差調(diào)制模塊的正負(fù)符號(hào)，具體判斷準(zhǔn)則分為兩部分，其中相角差大于零輸出1，反之輸出-1；相角差的絕對(duì)值小于π輸出1，反之輸出-1，接著將兩部分相乘得到相角差區(qū)域判斷模塊的輸出信號(hào)；

S2中所述相角差調(diào)制模塊，根據(jù)三角函數(shù)周期性的特點(diǎn)，將跳變的相角差信號(hào)調(diào)制為連續(xù)信號(hào)“1-cosΔθ”，其中Δθ為網(wǎng)端和逆變器端的輸出相角差信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)具有非負(fù)性特點(diǎn)；

S3中所述線性逼近調(diào)制單元包括比例調(diào)節(jié)器k_c以及線性時(shí)間函數(shù)f(t)，其中f(t)是以t為變量的線性單調(diào)遞增函數(shù)，具體函數(shù)按照實(shí)際系統(tǒng)要求的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)時(shí)間要求設(shè)定，用于調(diào)節(jié)頻率補(bǔ)償信號(hào)的幅值并解決相角差變小時(shí)較小的調(diào)制信號(hào)沒(méi)法滿足預(yù)同步相角精度的問(wèn)題。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于消除相角差擾動(dòng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)預(yù)同步控制方法，其特征在于，S5中所述頻率調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器皆為積分調(diào)節(jié)器。

3.一種基于消除相角差擾動(dòng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)預(yù)同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

主電網(wǎng)、斷路器、分布式電源、三相全橋逆變器、濾波器、VSG控制算法模塊、SVPWM調(diào)制模塊、鎖相環(huán)PLL模塊、預(yù)同步判斷模塊；

其中由分布式電源、三相全橋逆變器、濾波器、斷路器、主電網(wǎng)分別相連構(gòu)成所述系統(tǒng)的主電路；鎖相環(huán)PLL模塊為系統(tǒng)提供網(wǎng)端和逆變器端角頻率和相角信號(hào)；預(yù)同步判斷模塊檢測(cè)VSG控制算法下的逆變器輸出信號(hào)是否滿足合閘并網(wǎng)要求；SVPWM模塊輸入端與VSG控制算法模塊相連，輸出端作為三相全橋逆變器開(kāi)關(guān)信號(hào)；

所述VSG控制算法模塊包括瞬時(shí)功率計(jì)算模塊、有功控制環(huán)、無(wú)功控制環(huán)、頻率調(diào)節(jié)器、電壓調(diào)節(jié)器、相角調(diào)節(jié)器、調(diào)制波合成模塊；所述瞬時(shí)功率計(jì)算模塊用于計(jì)算逆變器端輸出瞬時(shí)功率，輸出端與有功、無(wú)功控制環(huán)相連接；有功、無(wú)功控制環(huán)的輸出端與調(diào)制波合成模塊相連，合成調(diào)制信號(hào)；頻率調(diào)節(jié)器、電壓調(diào)節(jié)器分別與有功控制環(huán)、無(wú)功下垂控制環(huán)相并聯(lián)；

所述相角調(diào)節(jié)器包括區(qū)域判斷模塊、相角差調(diào)制模塊、線性逼近調(diào)制單元，輸入端為鎖相環(huán)PLL模塊輸出的兩個(gè)相角信號(hào)，相減后分別通入?yún)^(qū)域判斷模塊和相角差調(diào)制模塊；區(qū)域判斷模塊和相角差調(diào)制模塊輸出信號(hào)相乘后通入線性逼近調(diào)制單元，得到頻率補(bǔ)償信號(hào)Δω，Δω與有功控制環(huán)輸出頻率信號(hào)相累加；

所述區(qū)域判斷模塊輸出相角差調(diào)制模塊的正負(fù)符號(hào)，具體判斷準(zhǔn)則分為兩部分，其中相角差大于零輸出1，反之輸出-1；相角差的絕對(duì)值小于π輸出1，反之輸出-1，接著將兩部分相乘得到相角差區(qū)域判斷模塊的輸出信號(hào)；

所述相角差調(diào)制模塊，根據(jù)三角函數(shù)周期性的特點(diǎn)，將跳變的相角差信號(hào)調(diào)制為連續(xù)信號(hào)“1-cosΔθ”，其中Δθ為網(wǎng)端和逆變器端的輸出相角差信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)具有非負(fù)性特點(diǎn)；

所述線性逼近調(diào)制單元包括比例調(diào)節(jié)器k_c以及線性時(shí)間函數(shù)f(t)，其中f(t)是以t為變量的線性單調(diào)遞增函數(shù)，具體函數(shù)按照實(shí)際系統(tǒng)要求的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)時(shí)間要求設(shè)定，用于調(diào)節(jié)頻率補(bǔ)償信號(hào)的幅值并解決相角差變小時(shí)較小的調(diào)制信號(hào)沒(méi)法滿足預(yù)同步相角精度的問(wèn)題；

所述頻率補(bǔ)償信號(hào)為：

θ_vsg和θ_g分別為VSG輸出電壓和網(wǎng)端電壓相角。