[发明专利]一种VSC-HVDC系统虚拟同步机控制结构及其方法

权利要求书

1.一种VSC-HVDC系统虚拟同步机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过直流电压控制器和VSC虚拟同步机f-P下垂控制器相结合的有功类控制，或通过有功功率控制器、直流电压偏差控制器和VSC虚拟同步机f-P下垂控制器相结合的有功类控制，对VSC虚拟同步机的机械功率P_m进行调节；其中，直流电压控制器和VSC虚拟同步机f-P下垂控制器相结合的有功类控制的具体过程是：P_m＝H_{PI_V}(s)(U_{dc_ref}-U_dc)+k_f(ω₀-ω)；其中H_{PI_V}(s)为直流电压控制器传递函数，k_f为f-P下垂控制器的下垂系数，U_{dc_ref}为参考电压；U_dc为测量电压，ω为测量角速度，ω₀为参考角速度；

通过有功功率控制器、直流电压偏差控制器和VSC虚拟同步机f-P下垂控制器相结合的有功类控制的具体方法是：P_m＝max{H_{PI_H}(s)(U_dc-U_H),min(P_ref,H_{PI_L}(s)(U_dc-U_L))}+k_f(ω₀-ω)，其中k_f为f-P下垂控制器的下垂系数，ω为角速度，ω₀为参考角速度，U_dc为测量电压，U_H为直流电压高限值，U_L为直流电压低限值，H_{PI_H}(s)为直流电压高限偏差控制器的传递函数，H_{PI_L}(s)为直流电压低限偏差控制器的传递函数，P_ref为有功功率参考值；

步骤2，根据VSC虚拟同步机的机械功率P_m得到VSC虚拟同步机交流电的电角度θ；

步骤3，采用AVR控制器和Q-U下垂控制器相结合的无功类控制，对VSC虚拟同步机的机端电势E_p进行调节，并且得到VSC虚拟同步机的输出电流指令i_{abc_ref}；

步骤4，根据VSC虚拟同步机的输出电流指令i_{abc_ref}，以电角度θ为参考角度进行旋转坐标变化，得到D、Q轴电流指令和然后通过电流闭环得到的VSC虚拟同步机的调制波，对VSC虚拟同步机进行控制。

2.根据权利要求1所述的VSC-HVDC系统虚拟同步机的控制方法，其特征在于，所述步骤3中E_p＝E₀+ΔE_U+ΔE_Q，其中E₀为空载电势，ΔE_U为AVR控制器输出电势，ΔE_Q为Q-U下垂控制器输出电势。

3.根据权利要求2所述的VSC-HVDC系统虚拟同步机的控制方法，其特征在于，所述ΔE_U和ΔE_Q分别表示为其中H_AVR(s)为AVR控制器传递函数，U_ac为交流电压幅值测量值、U_{ac_ref}为交流电压幅值指令值、Q为VSC虚拟同步机输出的无功功率、Q_ref为VSC虚拟同步机输出的无功功率的指令，k_q为Q-U下垂系数。