[发明专利]一种快速无功支撑的虚拟同步机低电压穿越控制策略

权利要求书

1.一种快速无功支撑的虚拟同步机低电压穿越控制策略，包括如下步骤：

(1)采集并网逆变器的三相电网电压u_gabc和三相电网电流i_gabc并通过以下公式计算出虚拟同步机输出的有功功率P和无功功率Q；

P＝-(u_gai_ga+u_gbi_gb+u_gci_gc)

其中：u_ga、u_gb、u_gc分别为三相电网电压u_gabc对应a、b、c三相的相电压，i_ga、i_gb、i_gc分别为三相电网电流i_gabc对应a、b、c三相的相电流；

(2)根据有功功率P和无功功率Q通过以下公式计算出虚拟同步机输出电势的幅值E和相位角θ；

θ＝∫ωdt

其中：P^*为给定的有功功率参考值，Q^*为给定的无功功率参考值，D_p为虚拟同步机的阻尼系数，ω^*为电网的电角速度额定值，ω为电网的电角速度实际值，J为虚拟同步机的虚拟转动惯量，K为模拟励磁调节的惯性系数，t为时间；

(3)利用相位角θ分别对三相电网电压u_gabc和三相电网电流i_gabc进行旋转坐标变换，对应得到d-q坐标系下的电网电压矢量u_gdq和电网电流矢量i_gdq；

(4)根据电网电压矢量u_gdq通过以下公式计算出电网电压幅值U_g，进而根据电网电压幅值U_g实时检测电网电压状态；

其中：u_gd、u_gq分别为电网电压矢量u_gdq的d轴分量和q轴分量；

(5)根据电网电压状态计算出电网电流参考值的d轴分量i_gd^*和q轴分量i_gq^*，具体实现方法如下：

当电网电压正常情况下，通过以下公式计算电网电流参考值的d轴分量i_gd^*和q轴分量i_gq^*；

当电网电压跌落情况下，通过以下公式计算电网电流参考值的d轴分量i_gd^*和q轴分量i_gq^*，以实现快速的无功功率支撑；

其中：R为并网逆变器网侧LCL滤波器的等效电阻，L为并网逆变器网侧LCL滤波器的等效电感，P₁和Q₁分别为低电压穿越期间虚拟同步机输出的有功功率设定值和无功功率设定值，I_gn为电网额定电流的幅值，k为电网故障时电网电流所允许相对于电网额定电流的最大倍数；

(6)根据电网电流参考值和反馈值，采用电网电流控制环通过以下公式计算得到并网逆变器的调制电压矢量u_dq；

其中：u_d、u_q分别为调制电压矢量u_dq的d轴分量和q轴分量，i_gd、i_gq分别为电网电流矢量i_gdq的d轴分量和q轴分量，PI()表示PI控制器的传递函数，u_d'为i_gd^*-i_gd的差值输入至PI控制器对应的输出结果，u_q'为i_gq^*-i_gq的差值输入至PI控制器对应的输出结果；

(7)利用相位角θ对调制电压矢量u_dq进行旋转坐标变换，得到α-β坐标系下的调制电压矢量u_αβ，进而利用SVPWM算法构造出一组PWM信号以对并网逆变器中的功率开关器件进行控制。