[发明专利]一种基于虚拟同步机的三相PWM整流器控制方法及系统

说明书

本发明公开一种三相PWM整流器控制方法及系统，针对任一时刻，获取交流电网的运行参数；根据运行参数分别计算机械转矩、励磁磁链和交流电网角度转速；根据交流电网角度转速和虚拟转速计算转矩下垂量；根据三相电流、电角度和励磁磁链计算电磁转矩；根据电磁转矩、机械转矩和转矩下垂量计算新的虚拟转速，并将新的虚拟转速作为下一时刻计算转矩下垂量的反馈输入值；根据新的虚拟转速计算新的电角度，并将新的电角度作为下一时刻计算电磁转矩的反馈输入值；根据新的电角度、新的虚拟转速和励磁磁链计算虚拟反电动势；根据虚拟反电动势计算调制波信号。本发明能够实现在稳态情况下输出电压与功率稳定跟随设定值，并在电网发生波动时提供支撑。

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制技术领域，具体涉及一种基于虚拟同步机的三相PWM整流器控制方法及系统。

背景技术

三相PWM整流器是负荷接入电网的主要电力电子装置，具有能量双向流通、单位功率因数运行、输出电压和功率可控等优点，主要有直接功率控制和直流侧电压控制两种控制方案。然而这两种控制策略均无法实现对电网的支撑和需求响应功能，难以与智能电网完美对接。负荷虚拟同步机技术因能够根据电网频率和电压实时控制负载功率，实现负荷与电网的友好交互而得到广泛关注。当前研究较多的是基于电源侧的虚拟同步机，用于新能源发电的并网接口。负荷侧虚拟同步机多采用电流控制型虚拟同步机技术，该技术应用于小功率负载的效果较好，而当电网发生波动或者故障时，难以胜任电压支撑的作用。因此，为使负荷虚拟同步机技术应用于大功率场合，必然要研究电压控制型虚拟同步机技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于虚拟同步机的三相PWM整流器控制方法及系统，能够实现在稳态情况下输出电压与功率稳定跟随设定值，并在电网发生波动时提供支撑。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种基于虚拟同步机的三相PWM整流器控制方法，包括以下内容：

针对任一时刻，

获取当前时刻的交流电网的运行参数，运行参数包括三相电压、三相电流和电角度；根据当前时刻的运行参数分别计算当前时刻的机械转矩、励磁磁链和交流电网角度转速；根据当前时刻的交流电网角度转速和虚拟转速计算当前时刻的转矩下垂量；根据当前时刻的三相电流、电角度和励磁磁链计算当前时刻的电磁转矩；根据当前时刻的电磁转矩、机械转矩和转矩下垂量计算新的虚拟转速，并将新的虚拟转速作为下一时刻计算转矩下垂量的反馈输入值，实现对电网频率的跟随调整；根据新的虚拟转速计算新的电角度，并将新的电角度作为下一时刻计算电磁转矩的反馈输入值；根据新的电角度、新的虚拟转速和当前时刻的励磁磁链计算当前时刻的虚拟反电动势；根据当前时刻的虚拟反电动势计算当前时刻的控制整流器的调制波信号。

进一步地，

所述根据当前时刻的运行参数计算当前时刻的机械转矩的具体过程为：

根据当前时刻的三相电压和三相电流计算系统输出有功功率；

将当前时刻的已设定的参考有功功率和系统输出有功功率的差值进行比例积分运算得到当前时刻的机械转矩；或者

由直流侧电压采样得到直流侧输出电压；

将当前时刻的已设定的参考直流电压和直流侧输出电压的差值进行比例积分运算得到当前时刻的机械转矩。

进一步地，

所述当前时刻的系统输出有功功率的计算公式为：

P＝v_ai_a+v_bi_b+v_ci_c；