[发明专利]一种虚拟同步机低电压穿越综合控制方法

权利要求书

1.一种虚拟同步机低电压穿越综合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)所有的三相交流量从三相静止ABC坐标系通过park变换到两相旋转dq0坐标系下，交流分量的幅值定向在d轴上；

2)实时采集VSG输出电压、VSG输出电流和电网电压，采用正负序分离法得到采集量的正序分量和负序分量参与VSG环路控制；

3)检测到VSG输出电流超过电流阈值时，将VSG无功功率环输出的第一电压指令值Em减去VSG输出电感电流的正序d轴分量和一个正系数的乘积值作为正序d轴电压环第二电压指令值U⁺_dref，将VSG正序q轴电压环第一电压指令值0减去VSG输出电感电流的正序q轴分量和一个正系数的乘积值作为正序q轴电压环第二电压指令值U⁺_qref；

4)当检测到电网电压的正序d轴分量小于设定的阈值时，首先将VSG无功功率励磁调压控制方程中的VSG输出电压额定值Un替换为电网电压的正序d轴分量U⁺_pd，根据电网电压跌落深度计算VSG输出无功功率指令值Q_ref，根据VSG的额定容量和此时的无功功率指令计算出此时的VSG有功功率指令值P_ref；

5)在检测到电网电压跌落后，如果电网电压是不对称跌落故障，通过给VSG电流内环电流指令值赋值不同的值，实现VSG三相输出电流平衡、VSG输出有功功率二倍频脉动抑制和VSG输出无功功率二倍频脉动抑制三种控制目标；

其中，在步骤5)中，三种控制目标下的电流内环指令值的计算方法为：计算出电网电压不对称跌落时VSG输出有功功率和无功功率的表达式，输出有功功率和无功功率均由直流分量、二倍工频正弦分量和二倍工频余弦分量组成，当要实现VSG三相输出电流平衡控制时，令负序d轴电流环和负序q轴电流环的电流指令值为0；当要实现VSG输出有功功率二倍频脉动抑制控制时，令VSG输出有功功率二倍频正弦脉动分量和余弦脉动分量为0，因为将电网电压幅值和VSG输出电压幅值定向在二维旋转坐标系下的d轴下，所以电压的q轴分量为0，然后再根据这两个条件求出VSG输出电感电流正序d轴分量、VSG输出电感电流正序q轴分量、VSG输出电感电流负序d轴分量和VSG输出电感电流负序q轴分量的指令值；当要实现VSG输出无功功率二倍频脉动抑制控制时，令VSG输出无功功率二倍频正弦脉动分量和余弦脉动分量为0，求得VSG输出电感电流正序d轴分量、VSG输出电感电流正序q轴分量、VSG输出电感电流负序d轴分量和VSG输出电感电流负序q轴分量的指令值；

三种控制目标下的VSG输出电感电流指令值的计算方法为：电网电压正常时，VSG输出电感电流的正序d轴分量和正序q轴分量的电流指令值I⁺_dref和I⁺_qref为VSG中间控制环节电压环的输出值，此正序d轴分量电流指令值为VSG输出有功功率指令值P_ref除以VSG输出电压的正序d轴分量U⁺_0d和1.5，此正序q轴分量电流指令值为VSG输出无功功率指令值Q_ref除以VSG输出电压的正序d轴分量U⁺_0d和1.5，将要实现的控制目标的电流指令值减去VSG中间控制环节电压环输出的电流指令值，得到需要加在VSG正序d轴和q轴电流内环上指令值的补偿值，计算出的负序d轴和q轴电流指令值减去0即得到VSG负序d轴和q轴电流内环上指令值的补偿值。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟同步机低电压穿越综合控制方法，其特征在于，在步骤2)中，控制系统外环为有功功率调频环节和无功功率调压环节，中间环为正序d轴电压环和正序q轴电压环，内环为控制着VSG输出电感电流的正序d轴分量I⁺_Ld的电流环和正序q轴分量I⁺_Lq的电流环，即正序d轴电流环和正序q轴电流环，在此基础上添加控制着VSG输出电感电流的负序d轴分量I^-_Ld的电流环和负序q轴分量I^-_Lq的电流环，即负序d轴电流环和负序q轴电流环。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟同步机低电压穿越综合控制方法，其特征在于，在步骤3)中，电流阈值根据VSG的额定电流值来设置，与VSG输出电感电流的正序d轴分量和q轴分量相乘的正系数等效为虚拟电阻值，虚拟电阻的加入等效为VSG交流输出侧和并网点之间的等效阻抗变大，电网电压发生的最大电压变化量除以VSG的额定电流得到总阻抗，由总阻抗和VSG交流输出侧与并网点之间等效阻抗计算出虚拟电阻值。