[发明专利]具有动态磁链特性模拟的虚拟同步发电机控制方法

摘要

本发明公开了一种具有动态磁链特性模拟的虚拟同步发电机控制方法。该方法通过研究磁链特性在虚拟同步发电机控制中的作用机理，在传统虚拟同步发电机无功‑电压下垂控制中加入磁链特性的模拟，并可以在线调整磁链相关控制参数，使得虚拟同步发电机内电势具有一定的阻尼和惯性，能够减弱甚至抑制电网电压的扰动，提高电网的稳定性。同时，本发明无需逆变器系统增加额外电力电子设备，降低功耗，节约成本。

主权项

1.一种具有动态磁链特性模拟的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采样虚拟同步发电机三相输出电流i_a、i_b、i_c、虚拟同步发电机三相输出电压u_a、u_b、u_c和虚拟同步发电机滤波电感三相电流i_La、i_Lb、i_Lc，并计算虚拟同步发电机输出有功功率P_out和虚拟同步发电机输出无功功率Q_out，其计算公式为：P_out＝u_ai_a+u_bi_b+u_ci_c步骤2，设虚拟同步发电机初始有功功率参考值为P_ref，虚拟同步发电机初始无功功率参考值为Q_ref；步骤3，根据以下方程式求解虚拟同步发电机内电势相位θ和虚拟同步发电机内电势幅值E；所述虚拟同步发电机内电势相位θ求解方程为：θ＝∫ωdt所述虚拟同步发电机内电势幅值E求解方程为：E＝ψω其中，ω为虚拟同步发电机内电势角速度，ω₀为虚拟同步发电机的额定角速度，J为虚拟同步发电机的转动惯量，D为虚拟同步发电机的阻尼系数，m为有功功率下垂系数，ψ为虚拟同步发电机的定子磁链，K为虚拟同步发电机的定子磁链积分系数，n为无功功率下垂系数，U_ref为虚拟同步发电机输出相电压幅值参考值，U为虚拟同步发电机输出相电压幅值，s为拉普拉斯算子，t为时间；步骤4，在步骤3中得到的虚拟同步发电机内电势相位θ下，将步骤1采样得到的虚拟同步发电机三相输出电压u_a、u_b、u_c进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，得到虚拟同步发电机输出电压dq轴分量u_d、u_q；将步骤1采样得到的虚拟同步发电机滤波电感三相电流i_La、i_Lb、i_Lc进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换，得到虚拟同步发电机滤波电感电流dq轴分量i_Ld、i_Lq；所述虚拟同步发电机三相输出电压u_a、u_b、u_c的坐标变换方程为：所述虚拟同步发电机滤波电感三相电流i_La、i_Lb、i_Lc的坐标变换方程为：步骤5，根据步骤3中得到的虚拟同步发电机内电势幅值E，根据步骤4中得到虚拟同步发电机输出电压dq轴分量u_d、u_q和虚拟同步发电机滤波电感电流dq轴分量i_Ld、i_Lq，经过电压电流双闭环控制方程，得到虚拟同步发电机输出电压dq轴控制分量U_d、U_q；所述电压电流双闭环控制方程为：其中，K_ip为电流闭环比例调节器系数，K_ii为电流闭环积分调节器系数，K_vp为电压闭环比例调节器系数，K_vi为电压闭环积分调节器系数；步骤6，将步骤5中得到的虚拟同步发电机输出电压dq轴控制分量U_d、U_q在步骤3中得到的虚拟同步发电机内电势相位θ下做两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到逆变器桥臂电压的三相调制波U_ma、U_mb、U_mc，并经PWM调制后作为IGBT电路的驱动信号；所述虚拟同步发电机输出电压dq轴控制分量U_d、U_q的变换方程为：U_ma＝U_dcosθ+U_qsinθ