[發明專利]一種基于電壓前饋補償的虛擬同步發電機功率解耦控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910938123.2
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110556880B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 鄒旭東;蔣秉辰;溫提亮;江偉斌;吳偉標;郭祥;姜聰聰;彭敏強;郭超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/50;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;廖盈春

1.一種基于電壓前饋補償的虛擬同步發電機功率解耦控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取虛擬同步發電機三相輸出濾波電容電壓V_abc、三相網側電感電流I_oabc、三相機側電感電流I_abc和有功功率環給出的功角θ'，經派克變換得到V_dq、I_odq、I_dq，再根據虛擬同步發電機功率計算表達式得到虛擬同步發電機輸出功率P_vsg、Q_vsg；

(2)給定無功功率參考值Q_ref，減去虛擬同步發電機輸出的無功功率Q_vsg經無功功率環的慣性方程獲得d軸初始參考電壓同時設定q軸初始參考電壓

(3)預設電壓前饋等效感抗X_v，生成前饋電壓X_vi_od，其中i_od通過所述派克變換得到；

(4)根據d軸初始參考電壓得到電壓控制環參考指令根據q軸初始參考電壓減去前饋電壓X_vi_od得到電壓控制環參考指令

(5)根據電壓控制環參考指令經電壓控制環和電流控制環生成SVPWM控制指令；

步驟(1)中所述虛擬同步發電機功率計算表達式為：

其中V為輸出電壓，U為電網電壓，θ_zg是網側電感與電網線路阻感帶來的阻抗角，θ是輸出電壓和電網電壓之間的相位差，z_g是電網等效阻抗。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無功功率環的慣性方程表達式為：有功功率環的慣性方程表達式為：其中D_q是無功功率環下垂系數，V為輸出電壓，V_n為額定電壓，J_q為無功功率環慣性系數，P_ref為有功功率參考值，D_p是有功功率環下垂系數，ω_n為額定角頻率，J_p為有功功率環慣性系數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)包括：

(401)電壓控制環參考指令和經電壓控制環生成電流控制環參考指令和

(402)電流控制環參考指令和經電流控制環生成SVPWM調制控制電壓和

(403)SVPWM調制控制電壓和經SVPWM生成SVPWM驅動波。

4.一種基于電壓前饋補償的虛擬同步發電機功率解耦控制系統，其特征在于，包括：

(1)輸出功率獲取模塊：用于獲取虛擬同步發電機三相輸出濾波電容電壓V_abc、三相網側電感電流I_oabc、三相機側電感電流I_abc和有功功率環給出的功角θ'，經派克變換得到V_dq、I_odq、I_dq，根據虛擬同步發電機功率計算表達式得到虛擬同步發電機輸出功率P_vsg、Q_vsg；

(2)參考電壓生成模塊；用于根據給定的無功功率參考值Q_ref，減去虛擬同步發電機輸出的無功功率Q_vsg，再經無功功率環的慣性方程獲得d軸初始參考電壓同時設定q軸初始參考電壓

(3)前饋補償模塊：用于預設電壓前饋等效感抗X_v，生成前饋電壓X_vi_od，并利用所述前饋電壓調整電壓控制環參考指令；

(4)SVPWM控制模塊：用于根據電壓控制環參考指令經電壓控制環和電流控制環生成SVPWM控制指令；

所述虛擬同步發電機功率計算表達式為：

其中V為輸出電壓，U為電網電壓，θ_zg是網側電感與電網線路阻感帶來的阻抗角，θ是輸出電壓和電網電壓之間的相位差，z_g是電網等效阻抗。