[發(fā)明專利]一種基于虛擬同步機(jī)的背靠背變流器控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911031336.3
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110601272B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙濤;朱愛華;張成;徐宏健
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/36;H02J3/06;H02J3/28
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于虛擬同步機(jī)的背靠背變流器控制方法，其特征在于，包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括兩個(gè)背靠背串聯(lián)的變流器、一組儲(chǔ)能裝置以及分別和兩端微電網(wǎng)相連接的LCL濾波器，兩個(gè)所述變流器分別和兩個(gè)所述LCL濾波器相連接，所述儲(chǔ)能裝置與兩個(gè)所述變流器之間的直流母線相連接；所述變流器上還連接有虛擬同步機(jī)；所述儲(chǔ)能裝置包括儲(chǔ)能單元和DC/DC變換器，所述儲(chǔ)能單元儲(chǔ)能經(jīng)過所述DC/DC變換器和兩個(gè)所述變流器之間的直流母線相連接；

所述方法包括：根據(jù)兩端微電網(wǎng)中分布式電源的功率以及負(fù)載的功率，計(jì)算分別與兩端所述微電網(wǎng)相連接的變流器給定有功功率的正負(fù)及大小；根據(jù)兩端所述變流器給定有功功率的正負(fù)確定兩端所述變流器的能量傳輸方向；根據(jù)兩端所述變流器給定有功功率的正負(fù)、大小以及能量傳輸方向，設(shè)定與其相連的虛擬同步機(jī)輸出的有功功率參考值；根據(jù)所述虛擬同步機(jī)輸出的有功功率參考值調(diào)節(jié)兩端微電網(wǎng)間的能量流動(dòng)；

當(dāng)兩端的微電網(wǎng)之間的功率差額不平衡時(shí)，連接在兩端所述變流器之間的儲(chǔ)能裝置發(fā)揮作用：

當(dāng)兩微電網(wǎng)中電源發(fā)出功率之和小于負(fù)荷功率，儲(chǔ)能單元經(jīng)過DC/DC變換器向直流母線饋電；

當(dāng)兩微電網(wǎng)中電源發(fā)出功率之和大于負(fù)荷功率，直流母線經(jīng)過DC/DC變換器向儲(chǔ)能單元充電；

所述虛擬同步機(jī)的數(shù)學(xué)模型為：

e＝M_fi_fωsinθ

其中，P_ref為虛擬同步機(jī)有功功率參考值，P為實(shí)測值有功功率，ω為轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率，ω₀為額定角頻率，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，θ為虛擬同步機(jī)的輸出電壓相角，k_d為阻尼系數(shù)，e為虛擬同步機(jī)的輸出電壓，M_f為勵(lì)磁繞組和三相定子線圈之間的最大互感，i_f為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流；

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和自適應(yīng)控制策略如下：

式中，J₀和K_d0分別表示VSG穩(wěn)定工作時(shí)的參考轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)，a、b、c、k分別為各項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)；M_j和M_d為變化判定閾值；

所述虛擬同步機(jī)中考慮同步機(jī)振蕩方程，引入阻尼和慣性系數(shù)，可等效表示為：

式中，W為儲(chǔ)能單元存儲(chǔ)的能量；

還包括有功控制模塊，所述有功控制模塊連接在所述虛擬同步機(jī)的輸入端；

有功控制模塊通過判斷給定有功功率的正負(fù)，確定背靠背變流器傳輸能量的方向，切換虛擬同步機(jī)輸出的有功功率參考值；

無功-電壓控制方程為：

E＝E₀+k_q(Q_ref-Q)+k_u(U_ref-U)

式中，E₀為變流器的空載端電動(dòng)勢；k_q為無功功率調(diào)節(jié)系數(shù)；Q_ref為無功功率的輸出參考值；Q為變流器無功功率實(shí)際輸出值；k_u為調(diào)壓系數(shù)；U_ref為參考輸出電壓；U為實(shí)際輸出電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬同步機(jī)的背靠背變流器控制方法，其特征在于，還包括根據(jù)變流器的控制信號調(diào)整所述變流器輸入端和輸出端的電壓類型，獲取所述變流器的控制信號包括如下步驟：

接收虛擬同步機(jī)的有功功率參考值和無功功率參考值，輸出電壓幅值和相角；

對所述電壓幅值和相角進(jìn)行脈寬調(diào)制，獲取變流器的控制信號。