[发明专利]基于二阶广义虚拟惯性的虚拟同步发电机控制方法

摘要

本发明公开了一种基于二阶广义虚拟惯性的虚拟同步发电机控制方法，该控制方法在现有基于一阶虚拟惯性的角频率闭环控制的前向通道上，串联了一个超前滞后补偿环节，形成二阶广义虚拟惯性。通过合理设计超前滞后环节的零极点位置，在确保虚拟同步发电机稳态控制性能的同时，不仅增大了系统阻尼，有效减小了动态过程中的功率超调，而且克服了基于微分补偿的一阶虚拟惯性控制策略在响应初始阶段惯性不足的缺点。

主权项

一种基于二阶广义虚拟惯性的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，主要步骤如下：步骤1、采样虚拟同步发电机三相输出电压uoa,uob,uoc和三相电感电流iLfa,iLfb,iLfc，并分别经单同步旋转坐标变换得到输出电压dq轴分量Uod,Uoq和电感电流dq轴分量ILd,ILq，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；步骤2、根据步骤1中得到的输出电压dq轴分量Uod,Uoq和电感电流dq轴分量ILd,ILq，并经一阶低通滤波器进行滤波得到输出平均有功功率Pout；输出平均有功功率Pout计算公式为：其中Tm为一阶低通滤波器的时间常数，s为拉普拉斯算子；步骤3、根据步骤1中得到的输出电压角频率ωout，经虚拟调速器比例调节，得到调速器输出量Pω；调速器输出量Pω计算公式为：Pω＝Kω(ω0‑ωout)其中Kω为虚拟调速器的比例调节系数，ω0为虚拟同步发电机的额定角频率，ωout为虚拟同步发电机的输出电压角频率；步骤4、根据虚拟同步发电机给定的有功功率指令Pref和步骤2得到的输出平均有功功率Pout，将其差值串联一阶超前滞后补偿环节后，加上步骤3中得到的调速器输出量Pω，得到虚拟同步发电机输出角频率的微分量虚拟同步发电机输出角频率的微分量计算公式为：其中，C(s)为一阶超前滞后补偿环节，C(s)的表达式为：Kd1为超前滞后补偿环节的微分系数，Td1为超前滞后补偿环节的积分系数；步骤5、将步骤4中得到的虚拟同步发电机输出角频率的微分量经虚拟惯性环节积分，并加上额定角频率ω0作为虚拟同步发电机的输出角频率ω；虚拟同步发电机的输出角频率ω的计算公式为：其中Jω为虚拟惯量；步骤6、对步骤5中得到的虚拟同步发电机的输出角频率ω进行积分，得到虚拟同步发电机的输出相角δ；虚拟同步发电机输出相角δ的计算公式为：步骤7、将虚拟同步发电机的d轴和q轴电压调制波幅值Ud、Uq和步骤6中得到的输出相角δ经单同步旋转坐标反变换得到桥臂电压的三相调制波Uma,Umb,Umc，经调制后作为IGBT电路的驱动信号。