[发明专利]虚拟同步发电机的控制方法、控制装置

说明书

本发明提供一种虚拟同步发电机的控制方法、控制装置，其中，所述方法包括：获取逆变器在dq坐标系下的输出电压u_dq和输出电流i_dq；根据u_dq和i_dq计算逆变器的有功功率P和无功功率Q；根据Q和额定无功功率Q_set获取输出电压幅值U₁；根据P、额定功率P_set和转子惯量J获取虚输出电压相位角θ，J根据输出角频率ω、P进行调节；根据u_dq和i_dq、U₁、θ获取Ud和Uq；根据Ud和Uq获取PWM调制信号；根据PWM调制信号获取逆变器的开关管的控制信号。本发明在进行虚拟同步发电机控制时自适应调节转子惯量，可以使逆变器在负载发生扰动时能够维持一定的稳定性，并在扰动消除时能够快速响应。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种虚拟同步发电机的控制方法、虚拟同步发电机的控制装置。

背景技术

近年来，微电网受到越来越多的关注，其中的分布式电源需要通过逆变器实现能量的输出。传统的逆变器算法只考虑到系统的快速响应而忽略了给电网带来冲击的问题。由此采用虚拟同步发电机控制策略，使逆变器的输出能够模拟传统的同步发电机输出特性，在系统发生那个扰动时，能够维持一定的稳定性。相关技术中，逆变器在采用VSG控制算法模拟传统同步发电机的输出特性时，采用恒定的转子惯量进行控制，虽然能够在发生系统扰动时，保证系统的稳定性，然而在扰动消除的过程中，可能在频率响应恢复期间又发生一次扰动，给系统安全运行带来更大的危害。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提出一种虚拟同步发电机的控制方法，该方法在进行虚拟同步发电机控制时自适应调节转子惯量，兼顾了同步发电机的特点和逆变器的动态性能，可以使逆变器在负载发生扰动时能够维持一定的稳定性，并在扰动消除时能够快速响应，减少器件在扰动状态的运行时间，避免发生由于恢复时间过长而使在系统恢复期间发生下一次扰动的现象。

本发明的第二个目的在于提出一种虚拟同步发电机的控制装置。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面的实施例提出了一种虚拟同步发电机的控制方法，所述虚拟同步发电机包括：直流电压源、逆变器和滤波电路，所述方法包括以下步骤：获取逆变器输出电压的相位角，并将采集到的逆变器的输出三相电压u_abc和输出三相电流i_abc信号进行park变换，以获取所述逆变器在dq坐标系下的输出电压u_dq和输出电流i_dq；根据所述逆变器在dq坐标系下的输出电压u_dq和输出电流i_dq，计算逆变器的有功功率P和无功功率Q；根据所述逆变器的无功功率Q和所述逆变器的额定无功功率Q_set获取虚拟同步发电机的输出电压幅值U₁；根据所述逆变器的有功功率P、所述逆变器的额定功率P_set和所述虚拟同步发电机的转子惯量J获取所述虚拟同步发电机的输出电压相位角θ，其中，所述转子惯量J根据所述虚拟同步发电机的输出角频率ω、所述逆变器的有功功率P进行调节；根据所述逆变器在dq坐标系下的输出电压u_dq和输出电流i_dq、虚拟同步发电机的输出电压幅值U₁、所述虚拟同步发电机的输出电压相位角θ进行电压电流双环控制，以获取所述虚拟同步发电机在dq坐标系下的电压矢量值Ud和Uq；根据所述虚拟同步发电机在dq坐标系下的电压矢量值Ud和Uq进行Park反变换，以获取PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调制信号；根据所述PWM调制信号获取所述逆变器的开关管的控制信号m。

本发明上述提出的虚拟同步发电机的控制方法还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，根据以下公式调节所述转子惯量J：