[发明专利]虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法

说明书

本发明公开了一种虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法，包括：根据各相电网电压跌落幅值信息计算每相需要补偿的无功电流指令，并采用基于有功分量补偿无功电流的方法建立最终三相电流指令值；并通过双dq变换求得其正序和负序分量，建立了正负序有功、无功电流与正负序功角、电压之间的虚拟同步发电机控制方程，在电网不平衡跌落时可以实现分相独立补偿，三相之间无功电流不相互影响，在补偿跌落相的同时不会对未跌落相造成无功的误补偿且补偿幅值随着电压跌落程度成比例增加，对电网具有较好的支撑作用；采用有功分量补偿无功电流的方法，避免系统出现零序分量，进而避免了零序分量对系统的不利影响。

技术领域

本发明涉及一种虚拟同步发电机电网电压跌落时的控制方法，尤其是一种虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法。

背景技术

传统电力系统中，同步发电机组(Generator Set-Genset)的下垂特性以及转动惯量大等因素，在维持系统的电压和频率稳定方面起着关键作用。能模拟或者部分模拟Genset频率电压控制特性的电力电子电源装置就被称为虚拟同步发电机(VirtualSynchronous Generator，VSG)。VSG需要运行在两种模式下，并网和孤岛并联运行。

VSG并网运行状态下，在电网电压跌落时需要对电网的电压和频率稳定性进行一定的支撑，并向系统提供一定的无功功率支撑。及时有效的无功功率补偿能够一定程度上维持电压稳定，增强并网系统低电压穿越的能力。BDEW中对于电压跌落过程中的无功补偿功能概括如下：

(1)电压跌落时，无功电流补偿系数至少为2；

(2)当发生不平衡跌落时，跌落相按照补偿系数至少为2的规律补偿无功电流，不跌落相禁止发无功；

(3)对有功功率和电流平衡没有要求；

针对电网电压跌落下的低电压穿越问题，国内外的专家学者们提出了一些方法，主要有：

题为“Low-Voltage Ride-Through Operation of Power Converters in Grid-Interactive Microgrids by Using Negative-Sequence Droop Control”，Xin Zhao,Josep M.Guerrero,Mehdi Savaghebi,Juan C.Vasquez,Xiaohua Wu,and Kai Sun,《IEEETransactions on Power Electronics》2017.32(4)，3128-3142(“基于负序下垂控制的并网型微网逆变器低电压穿越运行”，《IEEE电力电子专辑》，2017年第32卷第4期3128～3142页)的文章给出了一种电压跌落时的正负序下垂控制方法，并对不同线路阻抗情况下的低电压穿越控制进行了阐述，然而没有给出不平衡电压跌落时的无功功率补偿方法。

题为“抑制故障瞬时冲击电流型虚拟同步逆变器及其控制方法”的中国发明专利申请说明书(CN201710029129.9)公开的技术方案中，给出了网侧发生对称故障情况下，虚拟同步逆变器抑制故障瞬时电流冲击的控制方法，但没有给出电网不对称故障下的控制方法。

题为“虚拟同步发电机的三相不平衡电流的控制方法及装置”的中国发明专利申请说明书(CN201510397680.X)给出了一种电网不平衡条件下的电流平衡控制方法，但不适用于电网电压不平衡跌落时的电网导则要求。

总之，现有VSG技术对电网故障下的逆变器运行做了一定的研究，然而电网电压不平衡跌落时的无功补偿控制策略鲜有论述。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，针对VSG技术并网模式下的电网电压不平衡时的无功补偿控制问题，提供一种虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法。