[發明專利]三相并網型換流器的非線性虛擬振蕩器控制方法

有效

• 申請號: 202110807276.0
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113452040B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 韓一江;葉華;裴瑋;熊佳旺
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種三相并網型換流器的非線性虛擬振蕩器控制方法，其特征在于：所述的三相并網型換流器的非線性虛擬振蕩控制方法，首先基于van der pol振蕩電路，建立描述控制并網型換流器的非線性死區虛擬振蕩器數學模型，以其中的電壓控制型電流源模塊非線性方程為核心，搭建針對三相并網型換流器的虛擬振蕩器傳遞函數模型，然后基于動力學方程分析方法，推導非線性虛擬振蕩器的動力學方程以及動態特性，進而構建虛擬振蕩器控制的并網型換流器的穩定平衡非線性動力學模型，從而推導對照下垂控制參數的虛擬振蕩器參數，以非線性動力學模型為基礎形成的非線性虛擬振蕩器控制模型的參數能夠直接與傳統下垂控制方式參數對應。

2.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于：建立描述控制并網型換流器的非線性死區虛擬振蕩器數學模型，闡述虛擬振蕩器中的電壓控制型電流源模塊非線性方程的構成，進一步搭建針對三相并網型換流器的非線性虛擬振蕩器控制模型方法如下：

提出的非線性虛擬振蕩器控制策略基于Van der Pol振蕩器，振蕩器的線性子系統是一個帶阻抗的無源RLC諧振電路，描述為：

式(1)中，u_voc為振蕩回路輸入電壓，L為諧振電路電感值，C為諧振電路電容值，ω₀為諧振頻率，電容上初始電壓即虛擬振蕩器起振電壓為U_Cm，回路特性阻抗為ρ，W為電容器儲存的能量；

在振蕩電路中的電壓控制型電流源是靜態非線性函數，當電壓參考方向與電流參考方向同相時有i_g＝f(u_voc)，u_voc為振蕩回路輸入電壓，i_g是壓控型電流源輸出電流，表達為：

式(2)中，U_m為虛擬振蕩器輸出電壓額定值，k為曲線線性部分斜率的絕對值，式中包含了虛擬振蕩電路自激振蕩的條件：當|u_voc||U_m|時，必須滿足其中R為虛擬振蕩電路電阻值，r為虛擬振蕩電路壓控電流源等效電阻值；

利用PID控制傳遞函數與其物理結構的關系推導出虛擬振蕩器的傳遞函數，電流相關和電壓相關的PID控制器傳遞函數分別如下：

式(3)中，k_p、k_i、k_d分別為PID控制器比例系數、積分系數、微分系數，u_pid為控制器輸出電壓信號，i_pid為控制器輸出電流信號，△i為控制器輸入的電流誤差信號，△u為控制器輸入的電壓誤差信號；

將設定的參數值帶入式(3)并將其從時域轉變為復數域可得：

對式(4)進行變換并轉化到復數域可得虛擬振蕩器傳遞函數為：