[发明专利]一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统

摘要

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统，包括由直流电压源、三相桥式逆变电路、LCL滤波器、公共电网、负荷及控制驱动电路构成的由虚拟同步发电机控制的并网逆变器系统，逆变器系统由有功调节器、励磁调节器、VSG算法模块和电压电流双闭环控制模块组成；通过引入同步发电机控制克服了传统并网逆变器响应速度快、惯量小的问题，可有效提升可再生能源在微网中的渗透率。将同步发电机转子的动态特性引入二阶暂态模型，消除了传统恒定阻尼系数对下垂控制的影响。此外，通过改进无功‑电压下垂控制减小了逆变器输出滤波阻抗和线路阻抗对无功功率分配的影响，保证了逆变器输出功率的合理分配。

主权项

一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统，包括由直流电压源、三相桥式逆变电路、LCL滤波器、公共电网、负荷及控制驱动电路构成的由虚拟同步发电机控制的并网逆变器系统，其特征在于，逆变器系统由有功调节器、励磁调节器、VSG算法模块和电压电流双闭环控制模块组成；所述有功调节器用于模拟同步发电机的一次调频特性，采用有功‑频率下垂(P‑f)控制，以得到逆变器的输入机械功率给定值；励磁调节器用于模拟同步发电机的一次调压特性，采用无功‑电压微分项下垂控制，表示电压幅值V随时间的变化率，通过调节电压幅值V，以减小无功功率分配对逆变器等效输出阻抗的依赖，提高无功分配精度；VSG算法模块采用二阶暂态模型，用于模拟同步发电机的旋转转子特性，VSG算法模块基于带通滤波器得到阻尼功率，分别引入一个低频截止频率和一个高频截止频率，在低频段，带通滤波器的阻尼系数接近于零，表明稳态时阻尼功率为零且不影响下垂控制；在中频段，带通滤波器的阻尼特性消除了阻尼功率对下垂系数的影响，表明动态时产生阻尼功率以抑制虚拟逆变器的功率波动；电压电流双闭环控制模块用于调节逆变器的输出电压和电流，通过将LCL滤波器滤波得到的三相电压和电流作为采样信号，送至逆变器的控制外环，得到三相定子电压，作为该电压电流双闭环控制模块的电压参考值，电压环根据所述电压参考值调节逆变器的输出电压同时生成后级电流环的电流参考值，其后的电流控制器以及相应的PWM生成模块共同调制得到触发脉冲，以驱动三相桥式逆变电路各开关管的开通与关断。