[发明专利]抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器及其控制方法

权利要求书

1.一种抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器，其特征在于，由逆变器输出电压电流信息采集模块、虚拟同步逆变控制模块、故障检测和综合模块、滞环比较控制环节模块及故障切除后反切换并网控制模块组成；其中，

所述逆变器输出电压电流信息采集模块，用于采集逆变器输出端电压信号、逆变器输出端电流信号和并网点电压信号；

所述虚拟同步逆变控制模块，用于实现当系统正常运行时的虚拟同步发电机特性；

所述故障检测和综合模块，用于实时检测逆变器输出电流的瞬时值和电压的峰值，判断电网侧是否发生故障和故障是否切除，并起到一个逻辑综合的作用；

所述滞环比较控制模块，用于电网侧故障时的冲击电流抑制；

所述反切换并网控制模块，用于通过故障检测和综合模块给出的故障切除信号，启动反切换控制，并完成从滞环比较控制输出转换为传统虚拟同步逆变控制的状态；

所述虚拟同步逆变控制模块以逆变器输出电流信号i_s为输入并以此时三相电压参考值为电压按功率计算公式进行相乘作为虚拟同步逆变控制模块的功率输入，然后所述虚拟同步逆变控制模块中的有功惯性下垂环接收有功功率输入后进行惯性计算和下垂计算，得到参考波角速度，同时对角速度进行积分，得到参考波的相位角；所述虚拟同步逆变控制模块中的无功惯性下垂环接收无功功率输入后进行惯性和下垂计算，得到虚拟励磁大小，然后乘以得到的参考波角速度得到输出信号的幅值，最后，该幅值乘以参考波相位角的正弦值作为虚拟同步逆变控制模块的输出；

所述滞环比较控制环节模块将逆变器输出电压电流信息采集模块的并网点电压值进行锁相后得到并网点A相的相位输出到滞环比较控制中，然后结合设定的保护值产生三相电流给定；将逆变器输出电压电流信息采集模块的电流值与三相电流给定做差后经过滞环比较器，其输出作为驱动IGBT的控制信号。

2.根据权利要求1所述的抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器，其特征在于，所述逆变器输出电压电流信息采集模块，采集逆变器输出侧滤波电容C处电压信号和输出滤波电感L_s上的电流信号，并将电流信号传送给虚拟同步逆变控制模块的电流信号输入端、滞环比较控制模块的电流输入端和故障检测综合模块的电流信号输入端，同时将电压信号传送给故障检测和综合模块的电压信号输入端。

3.根据权利要求1所述的抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器，其特征在于，所述故障检测和综合模块以逆变器输出电流信号和并网点电压信号为输入，其中电流信号瞬时值与设定的电流保护值做比较，当瞬时电流值的大小大于电流保护值时，输出切换信号t_rig，此切换信号作为故障检测和综合模块输入；同时，并网点电压信号输入到故障检测和综合模块中，经过峰值检测得到其峰值，然后与故障触发模块输出的切换信号进行综合后的输出作为切换信号；当故障发生时，切换信号将会发出并维持一段时间，直至并网点电压幅值恢复到系统的额定电压值附近时，切换信号恢复，此切换信号即为故障检测和综合模块的输出。

4.根据权利要求1所述的抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器，其特征在于，所述故障切除后反切换并网控制模块以逆变器输出电压电流信息采集模块的采集得到的并网点电压值与故障检测和综合模块的输出为输入信号，其中并网点电压信号和逆变器三相电势做差后除以虚拟阻抗得到虚拟电流作为虚拟同步逆变控制模块的电流输入，故障检测和综合模块的输出则作为切换信号，用于启动从滞环比较控制到虚拟同步逆变控制模块的切换过程。

5.一种如权利要求1所述的抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器的控制方法，其特征在于，当系统正常运行，没有发生故障时，虚拟同步逆变器的输出电流经过逆变器输出电压电流信息采集模块送到故障检测和综合模块后，判断没有超过设定的保护值，反切换并网控制模块和滞环比较控制模块不动作，虚拟同步逆变控制模块正常运行；

当系统中出现短路故障时，虚拟同步逆变器的输出电流经过逆变器输出电压电流信息采集模块送到故障检测和综合模块后，判断超过设定的保护值，此时故障检测和综合模块会发出启动切换信号给虚拟同步逆变控制模块，虚拟同步逆变控制模块会切换为反切换并网控制模块，并且逆变器的驱动控制信号会从虚拟同步逆变控制模块的输出切换为滞环比较控制模块的输出；当系统故障清除后，虚拟同步逆变器的并网点电压经过逆变器输出电压电流信息采集模块送到故障检测和综合模块后，判断峰值已经恢复，此时故障检测和综合模块会发出反切换启动信号给反切换并网控制模块，反切换并网控制模块会切换为虚拟同步逆变控制模块，并且逆变器的驱动控制信号会从滞环比较控制模块切换为虚拟同步逆变控制模块，实现无冲击的反切换，整个抑制冲击电流动作过程完成。