[發明專利]無鎖相環的虛擬同步機預同步控制方法

有效

• 申請號: 202010210974.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111313469B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳旭海;陳佳橋;王懷遠;陳愷;周源;謝建華;王金友;葉春;溫步瀛
• 申請（專利權）人: 中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司;福建省閩投配售電有限責任公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/40;H02J3/42;H02M7/48
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 35201
• 代理人: 趙新飛

本發明涉及一種儲能系統與電網接口的并網逆變器控制方法，特別是一種無鎖相環的虛擬同步機預同步控制方法，其要點在于，在并網前采集電網三相電壓和虛擬同步機輸出三相電壓，根據3/2坐標變換式，獲得在αβ坐標系下相位差的正弦值和電壓幅值差ΔU，然后送入PI控制器，在控制穩定時輸入穩態誤差為0，即sinΔθ與ΔU為0，此時虛擬同步機輸出電壓具有與電網電壓一致的電壓幅值與相位，閉合并網開關，完成虛擬同步機的并網切換。本發明的優點在于：能夠有效避免相位差符號跳變對PI控制器控制過程的影響，省去了鎖相環的設計，簡化了預同步控制過程，提高了控制精度和控制速度。

技術領域

本發明涉及一種儲能系統與電網接口的并網逆變器控制方法，特別是一種無鎖相環的虛擬同步機預同步控制方法。

背景技術

分布式儲能系統主要通過并網逆變器接入電網，隨著儲能系統總容量的不斷增長，大量的并網逆變器對電網的穩定運行造成影響，傳統逆變器的控制方式主要有恒功率控制(PQ控制)、恒壓恒頻控制(VF控制)、下垂控制(droop控制)等方式。其中，下垂控制首次模擬了同步發電機的一些外特性，使得并網逆變器能夠參與到電力系統的一次調頻、一次調壓過程。在此條件下，虛擬同步機能夠模擬同步發電機的轉動慣量和下垂特性，根據電網電壓的頻率與幅值的變化調整自身輸出的有功功率和無功功率，具有對電網提供電壓和頻率支撐的優勢。

在實際運用中，若并網瞬間，虛擬同步機輸出電壓與電網電壓具有不同的幅值與相位，將產生很大的功率沖擊，因此在并網前需要進行預同步控制。傳統預同步控制方式是通過鎖相環獲得虛擬同步機輸出電壓與電網電壓的相位差Δθ與電壓幅值差ΔU，然后經相位預同步控制與電壓幅值預同步控制實現并網前虛擬同步機具有與電網一致的電壓幅值U與相位θ，從而避免并網瞬間的功率沖擊。然而由于電壓相位為0-2π范圍變化的量，當某一電壓相位達到2π時將階躍至0，因此傳統鎖相環獲得的相位差Δθ的值存在不斷跳變的過程，若將該相位差送入PI環節，則會對PI控制器的控制精度與時長造成影響，導致控制精度不足，控制時間較長等問題。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術的不足之處而提供一種提高控制精度、提升控制速度的無鎖相環的虛擬同步機預同步控制方法。

本發明所述目的是通過以下途徑來實現的：

無鎖相環的虛擬同步機預同步控制方法，其要點在于，包括如下步驟：

1)虛擬同步機在并網前帶本地有功負載運行，并采集電網三相電壓u_pA、u_pB、u_pC以及虛擬同步機輸出三相電壓u_oA、u_oB、u_oC，設三相電壓對稱，則：

u_pA+u_pB+u_pC＝0

u_oA+u_oB+u_oC＝0

2)根據3/2坐標變換式，獲得在αβ坐標系下虛擬同步機輸出電壓的αβ軸分量與電網電壓的αβ軸分量的表達式為：

虛擬同步機輸出電壓的α軸分量u_oα：u_oα＝U_omcosθ_o

虛擬同步機輸出電壓的β軸分量u_oβ：u_oβ＝U_omsinθ_o

電網電壓的α軸分量u_pα：u_pα＝U_pmcosθ_p

電網電壓的β軸分量u_pβ：u_pβ＝U_pmsinθ_p