[发明专利]一种虚拟同步坐标系电流解耦的电压源逆变器控制方法

摘要

本发明公开了一种在虚拟同步坐标系电流解耦的电压源逆变器控制方法，在虚拟同步旋转坐标系中通过对逆变器输出的dq轴电流进行误差PI调节和解耦补偿计算后，可直接生成交流输出电压指令；本发明控制方案可消除以检测电网电压旋转矢量相位和频率为目标的锁相环环节，同时该控制方案对于频率偏差具有明显的自适应能力，此外该控制方案亦可作为基于电网电压定向的矢量控制方案在电压相位与频率检测存在偏差条件下的补充与拓展。本发明消除了电网电压锁相环，简化了电压源逆变器的控制设计，并降低了系统计算负担与实现复杂度。

主权项

1.一种基于虚拟同步坐标系电流解耦的电压源逆变器控制方法，包括如下步骤：步骤(1)采集电压源逆变器的三相电网电压、三相输出电流；通过对所述的三相电网电压和三相输出电流进行Clarke变换，对应得到静止α‑β坐标系下的电网电压矢量U_gαβ和输出电流矢量I_gαβ；步骤(2)利用虚拟相位角θ对电网电压矢量U_gαβ和输出电流矢量I_gαβ进行Park变换，对应得到以虚拟相位角θ为基础的同步旋转坐标系下的电网电压矢量U_gdq和输出电流矢量I_gdq；步骤(3)根据所述的电网电压矢量U_gdq和有功、无功功率指令P_gRef、Q_gRef，利用瞬时功率理论，计算在虚拟同步坐标系中逆变器dq轴电流指令i_gdRef、i_gqRef；步骤(4)结合在虚拟同步旋转坐标系中的实际输出电流矢量I_gdq，通过误差调节解耦补偿算法计算得到虚拟同步旋转坐标系下的电压源逆变器交流输出电压指令V_gdq；步骤(5)根据虚拟相位角θ对电压源逆变器交流输出电压指令V_gdq进行Park反变换，得到静止α‑β坐标系下的电压源逆变器交流输出电压指令V_gαβ，进而通过SVPWM技术构造得到一组PWM信号以对电压源逆变器进行控制；所述的步骤(3)中根据以下算式计算电压源逆变器的dq轴电流指令i_gdRef、i_gqRef：其中：P_gRef和Q_gRef分别为给定的逆变器有功功率参考值、无功功率参考值，u_gd和u_gq分别为电网电压矢量U_gdq的d轴分量和q轴分量，U_g为电网电压矢量U_gdq的幅值；计算P_gRef值，P_gRef>0表示电压源逆变器向电网输出有功功率，P_gRef<0表示电压源逆变器从电网吸收有功功率；计算Q_gRef值，Q_gRef>0表示电压源逆变器提供容性无功功率，Q_gRef<0表示电压源逆变器提供感性无功功率；所述的步骤(4)中通过误差调节解耦补偿算法计算电压源逆变器交流输出电压指令V_gdq的具体方法如下：首先，使给定的目标电流指令i_gdRef和i_gqRef分别减去逆变器输出电流dq轴分量i_gd、i_gq，对应得到电流误差信号Δi_gd和Δi_gq；然后，对电流误差信号Δi_gd和Δi_gq进行PI调节与计算，得到虚拟同步旋转坐标系下的电压调节矢量V′_gdq；最后，对电压调节矢量V′_gdq进行解耦补偿，得到虚拟同步旋转坐标系下的电压源逆变器交流输出电压指令V_gdq。