[发明专利]虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法

摘要

本发明公开了一种虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法，包括：根据各相电网电压跌落幅值信息计算每相需要补偿的无功电流指令，并采用基于有功分量补偿无功电流的方法建立最终三相电流指令值；并通过双dq变换求得其正序和负序分量，建立了正负序有功、无功电流与正负序功角、电压之间的虚拟同步发电机控制方程，在电网不平衡跌落时可以实现分相独立补偿，三相之间无功电流不相互影响，在补偿跌落相的同时不会对未跌落相造成无功的误补偿且补偿幅值随着电压跌落程度成比例增加，对电网具有较好的支撑作用；采用有功分量补偿无功电流的方法，避免系统出现零序分量，进而避免了零序分量对系统的不利影响。

主权项

1.一种虚拟同步发电机电网不平衡跌落时的无功功率补偿方法，其特征在于，在电网不平衡跌落时，通过产生与电网跌落相成一定比例的各相无功电流指令进行无功功率补偿，非跌落相不产生无功功率输出，同时改变其他相的有功电流指令与该相增加的无功电流指令相抵消，使得三相无中线系统的电流之和满足基尔霍夫电流定律；将各相对应的有功和无功电流指令进行矢量合成，得到最终的三相电流指令值，并转换为相对应的正负序有功和无功功率指令，并进行闭环控制；主要步骤如下：步骤1、采样及数据转换；所述采样包括采集以下数据：虚拟同步发电机滤波电容电压u_ca,u_cb,u_cc，虚拟同步发电机桥臂侧电感电流i_La,i_Lb,i_Lc，虚拟同步发电机并网点电网相电压e_a,e_b,e_c；所述数据转换包括对以下数据进行坐标变换：对虚拟同步发电机滤波电容电压u_ca,u_cb,u_cc和桥臂侧电感电流i_La,i_Lb,i_Lc分别进行双同步旋转坐标变换得到滤波电容电压的dq正负序分量和桥臂侧电感电流的dq正负序分量对虚拟同步发电机并网点电网相电压e_a,e_b,e_c分别进行基于广义二阶积分器的单相锁相环计算得到A、B、C相电压峰值分别为e_am,e_bm,e_cm，其相位角分别为θ_a，θ_b，θ_c；对虚拟同步发电机并网点电网相电压e_a,e_b,e_c进行基于双同步旋转坐标系的锁相环计算得到三相电压正序矢量角θ_p，三相电压负序电压矢量角θ_n，正负序电压dq分量根据滤波电容电压u_ca,u_cb,u_cc，通过通用的微分离散化方程计算虚拟同步发电机滤波电容电流i_ca,i_cb,i_cc；根据桥臂侧电感电流的i_La,i_Lb,i_Lc和滤波电容电流i_ca,i_cb,i_cc计算得到输出电流i_oa,i_ob,i_oc；根据三相电压正序矢量角度为θ_p，三相电压负序电压矢量为θ_n经过双同步旋转坐标变换得到输出电流i_oa,i_ob,i_oc的正负序分量步骤2、根据步骤1中得到的相电压峰值e_am,e_bm,e_cm，通过无功电流补偿方程得到每相需要的无功补偿电流峰值I_am,I_bm,I_cm；根据每相需要的无功补偿电流峰值I_am,I_bm,I_cm，通过有功电流分量补偿算法，计算出每相需要的有功电流分量，A相无功电流所需要的B、C相有功电流补偿分量峰值为I_bm‑aP,I_cm‑aP，B相无功电流所需要的C、A相有功电流补偿分量峰值为I_cm‑bP,I_am‑bP，C相无功电流所需要的A、B相有功电流补偿分量峰值为I_am‑cP,I_bm‑cP；根据得到的各相有功和无功电流峰值和步骤1中的各相角度θ_a，θ_b，θ_c计算三相有功和无功电流，分别对三相电流进行求和得到三相电流指令值步骤3、根据步骤2中得到的三相电流指令值和步骤1中得到的三相电压正序矢量角为θ_p，三相电压负序电压矢量角为θ_n，经过双同步旋转坐标变换得到电流指令的正负序有功电流指令和正负序无功电流指令步骤4、根据步骤1得到的输出电流i_oa,i_ob,i_oc的正序分量步骤3得到的正负序有功电流指令虚拟同步发电机额定角频率ω₀，电压指令U₀，经过正序功角控制方程和电压控制方程得到虚拟同步发电机的正序角频率ω⁺和正序电压指令对ω⁺积分得到虚拟同步发电机的正序矢量角θ⁺；步骤5、根据步骤1中得到输出电流i_oa,i_ob,i_oc的负序分量步骤3得到的正负序无功电流指令经过负序功角控制方程和电压控制方程得到虚拟同步发电机的负序角频率ω^‑和负序电压指令对ω^‑积分得到虚拟同步发电机的负序矢量角θ^‑；步骤6、根据步骤4得到的正序电压指令和正序矢量角θ⁺、步骤5得到的负序电压指令和负序矢量角θ^‑、步骤1中采样得到的滤波电容电压u_ca,u_cb,u_cc，通过正负序电压双环控制方程得到控制信号并根据正负序角度得到正负序三相桥臂电压控制信号两者相加得到最终的控制信号U_a,U_b,U_c，再根据U_a,U_b,U_c生成开关管的PWM控制信号。