[發明專利]內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法及系統

在審

• 申請號: 202310040178.8
• 申請日: 2023-01-11
• 公開（公告）號: CN116154850A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 鄭濤;王子鳴;鄒芃鎣
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

1.一種基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：建立內電勢定向的dq旋轉坐標系；采集并網點電壓并得到其基本信息，該信息包括故障后的電壓幅值以及并網點電壓向量超前d軸的角度；

步驟2：根據并網點電壓幅值，計算正常運行與故障期間有功功率、無功功率的參考值，并利用功率切換控制對有功、無功功率參考值進行切換；

步驟3：根據并網點電壓幅值，計算得到限幅環節的上下限值；同時，得到限幅環節的數學實現公式，并利用限幅環節對內電勢幅值進行限制；

步驟4：根據并網點電壓向量超前d軸的角度，建立旋轉環節的數學實現公式，并利用旋轉環節對內電勢進行旋轉。

2.根據權利要求1所述的基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法，其特征在于：所述步驟1進一步包括如下內容：

1）利用虛擬同步控制環節的相角輸出?建立dq旋轉坐標系，即該dq坐標系采用內電勢定向；

2）采集三相電壓值并得到故障電流，經abc/dq坐標轉化至以內電勢定向的dq旋轉坐標系中，并得到并網點電壓dq軸分量、；計算并網點電壓幅值；同時，計算故障時的并網點電壓超前于d軸的角度。

3.根據權利要求1所述的基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法，其特征在于：所述步驟2進一步包括如下內容：

1）當電網正常運行時，有功功率與無功功率基本輸出根據實際現場的發電運行狀態進行設定：；、為根據發電機計劃及運行狀態要求輸出的有功功率、無功功率；

?2）當電網發生對稱短路故障時，根據步驟1得到的并網點電壓幅值計算故障期間發電設備應發有功功率、無功功率：、，其中、有功電流、無功電流參考值，為變流器最大允許電流值，、為額定電壓值與額定電流值；

3）故障發生后，將虛擬同步環節的有功功率、無功功率輸入、由正常運行時的、切換為故障期間的計算值、。

4.根據權利要求1所述的基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法，其特征在于：所述步驟3進一步包括如下內容：

1)根據短路故障后并網點電壓幅值不同，計算自適應限幅環節的上下限：，，其中Z為內電勢與并網點間的阻抗值；

2)根據限幅環節的上下限值，得到限幅環節的數學實現公式：1.、2.?、3.?，并利用該環節對內電勢的幅值進行限制。

5.根據權利要求1所述的基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越方法，其特征在于：所述步驟4進一步包括如下內容：

根據并網點電壓超前于坐標系d軸的角度，得到旋轉環節的數學實現公式：，，其中為經限幅環節后的輸出的內電勢的d軸分量，并利用該環節對內電勢進行旋轉。

6.一種基于內電勢限幅及旋轉的虛擬同步發電機低壓穿越系統，包括功率切換控制模塊、虛擬同步控制模塊，內電勢控制模塊，電壓電流級聯控制模塊，脈沖調制器；其特征為：由幅值切換模塊輸出功率參考值、，并與功率實際輸出值、一同輸入虛擬同步控制模塊，經虛擬同步控制模塊后輸出內電勢的幅值與相位角，并經abc/dq轉換為、；而、進一步輸入到實現低壓穿越功能的內電勢控制模塊，該模塊對內電勢進行限幅、旋轉處理后輸出新的內電勢dq軸分量、；、作為電壓電流級聯控制模塊的輸入，并最終輸出電壓參考值信號；該電壓參考值信號進入脈沖調制器后形成多電平調制脈沖波信號，進而控制變流器各開關管的開斷，根據沖量定理，變流器等效輸出三相交流電。