[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的并网控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于虚拟同步发电机的并网控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、采用瞬时功率计算方法根据采集得到的逆变器输出的电压和电流瞬时值，计算得到有功功率和无功功率；

S2、采用VSG控制算法对所述有功功率和无功功率进行计算得到输出电压调制波参考信号；

S3、所述输出电压调制波参考信号与同步阻抗模块输出的电压信号进行比较计算得到参考输入信号，所述电压信号是由所述同步阻抗模块根据逆变器输出电流计算得到；

S4、准比例谐振控制器根据所述参考输入信号、逆变器输出的电压和电感电流计算得到输出电压信号，并将该电压信号作为PWM调制器的参考电压信号；

S5、所述PWM调制器根据所述PWM调制器的参考电压信号得到逆变器调制信号，并将其输出给逆变器；

S6、通过基于降阶谐振器锁相环的准同步并列算法将虚拟同步逆变器输出电压的频率、幅值和相位快速无静差地跟踪上电网电压，从而来实现离/并网的柔性切换；

采用基于降阶谐振器锁相环的准同期并列控制算法对压差进行检测和控制以及对频差进行检测和控制；

所述降阶谐振器锁相环具体包括依次相连接的C l ack变换矩阵、正负序降阶谐振调节器以及PLL锁相环；

采用基于降阶谐振器锁相环的准同期并列控制算法对压差进行检测具体包括：

将通过降阶谐振器锁相环测得的电网电压和逆变器输出的电压进行比较，并判断电压差值的绝对值是否小于电压允许误差，若不满足，通过预同步调节器增加或者减小无功功率变化值来调压直到电压差值小于电压允许误差；

采用基于降阶谐振器锁相环的准同期并列控制算法对频差进行检测具体包括：

将通过降阶谐振器锁相环测得的电网频率和逆变器输出的频率进行比较，并判断频率差值的绝对值是否小于频率允许误差，若不满足，通过预同步调节器增加或者减小有功功率变化值来调压直到频率差值小于频率允许误差；

在逆变器并网时，采用基于降阶谐振器锁相环的准同期并列控制算法对并列合闸进行控制；

所述在逆变器并网时，采用基于降阶谐振器锁相环的准同期并列控制算法对并列合闸进行控制具体包括：

在逆变器并网时，若逆变器输出电压相位滞后于电网电压相位，则预同步调节器输出为一个正值，导致预同步调节器的输出升高，该两电压之间的相位差减小，直到相位差为零；

在所述相位差为零之前提前一个预设导向角发出合闸命令，将逆变器并入电网系统。

2.如权利要求1所述的一种基于虚拟同步发电机的并网控制方法，其特征在于，所述S3中所述同步阻抗模块具体为基于三阶广义积分器的同步阻抗模块。

3.如权利要求1所述的一种基于虚拟同步发电机的并网控制方法，其特征在于，所述S3中所述同步阻抗模块具体为基于降阶谐振器和三阶广义积分器级联的同步阻抗模块。

4.如权利要求1所述的一种基于虚拟同步发电机的并网控制方法，其特征在于，所述S4中所述准比例谐振控制器通过设置谐振频率点来确定虚拟同步发电机的并网控制系统稳定运行时频率波动的带宽。

5.一种基于虚拟同步发电机的并网控制系统，其特征在于，所述系统包括：

三相全桥逆变器、滤波器、瞬时功率计算模块、VSG控制模块、同步阻抗模块、比较器、准比例谐振控制器以及PWM调制器；

所述的三相全桥逆变器与滤波器依次相连组成系统的主电路，所述的瞬时功率计算模块的输出端与所述VSG控制模块的输入端电连接，所述VSG控制模块的输出端以及所述同步阻抗模块的输出端均与所述比较器的输入端电连接，所述比较器的输出端与所述准比例谐振控制器的输入端电连接，所述准比例谐振控制器的输出端与所述PWM调制器的输入端电连接，所述PWM调制器的输出端与所述逆变器控制模块电连接；

所述瞬时功率计算模块，用于采用瞬时功率计算方法根据采集得到的逆变器输出的电压和电流瞬时值，计算得到有功功率和无功功率；

所述VSG控制模块，用于采用VSG控制算法对所述有功功率和无功功率进行计算得到逆变器输出电压的参考信号；

所述同步阻抗模块，用于根据逆变器输出电流计算得到同步阻抗的压降信号；

所述比较器，用于将所述逆变器输出电压的参考信号与同步阻抗模块输出的压降信号进行比较计算得到参考输入信号；

所述准比例谐振控制器，用于根据所述参考输入信号、逆变器输出的电压和电感电流计算得到输出电压信号，并将该电压信号作为PWM调制器的参考电压信号；

所述PWM调制器，用于根据所述PWM调制器的参考电压信号得到逆变器调制信号，并将其输出给逆变器。