[发明专利]一种基于VSG的PMSG并网主动支撑控制结构

权利要求书

1.一种基于VSG的PMSG对电网频率与电压进行主动支撑的控制结构，包括风电机组和背靠背四象限变流器，背靠背四象限变流器包括机侧变流器和网侧变流器，其特征在于，

机侧变流器用以维持直流侧电容器电压；

网侧变流器根据MPPT的算法来控制风机转速的正常运行与功率的平衡，采用VSG的控制策略，用以对电网频率与电压进行主动支撑，支撑时通过释放直流侧电容器能量和转子动能达到动态支撑。

2.如权利要求1所述的一种基于VSG的PMSG对电网频率与电压进行主动支撑的控制结构，其特征在于，所述机侧变流器采用直流母线电压外环、电流内环的控制策略，控制系统外环为直流母线电压环，直流母线电压的给定值和实际值的偏差经过PI控制器输出为交轴电流的给定电流，通过电流内环控制，将机械功率转化为电磁功率并传送至直流母线。

3.如权利要求1所述的一种基于VSG的PMSG对电网频率与电压进行主动支撑的控制结构，其特征在于，所述网侧变流器采用虚拟同步发电机控制策略，其工作模式如下：

(1)输出无功功率和电压调整

虚拟同步发电机的输出无功功率增量和输出电压幅值增量满足Q/V下垂关系，并联在系统中，下垂系数m决定着负荷无功功率在逆变器间的分配；当负载过大时，虚拟同步发电机的输出电压不满足要求时，闭合开关Sv，输出电压偏差经过比例积分环节对虚拟励磁电流i_F进行补偿，分别对d、q轴内电势经行修正，以消除输出电压幅值误差。

(2)输出有功功率和频率调整

在并网状态下，若同时打开二次调频开关Sf和虚拟励磁补偿补偿开关Sv，则虚拟同步发电机运行于有功无功功率(PQ)模式，此时输出功率由功率参考值MPPT决定，输出电压受限与交流母线，输出侧相当于PQ节点；若打开开关Sf闭合开关Sv，则虚拟同步发电机工作于有功功率、电压(PV)模式；在组网模式下，若同时闭合开关Sf和开关Sv，则VSG进入恒压恒频(Vf)模式。

4.如权利要求1所述的一种基于VSG的PMSG对电网频率与电压进行主动支撑的控制结构，其特征在于，主动支撑是分级控制的，即先通过直流侧电容器释放能量进行支撑，如果仍存在偏差则通过释放转子动能释放能量，所述直流侧电容电压不断进行吸收和释放来保障对系统随时的支撑，使得转子动能不用频繁的动作，增强了系统的稳定性。

5.根据权利要求1所述的一种基于VSG的PMSG并网主动支撑控制结构，其特征在于，虚拟同步发电机的控制策略分为三部分：励磁器、调频器和内环控制器；励磁器控制虚拟同步发电机输出无功功率或输出电压幅值，调频器控制输出有功功率或输出电压角频率，内环控制器实现控制快速性并限制故障电流。

6.根据权利要求5所述的一种基于VSG的PMSG并网主动支撑控制结构，其特征在于，所述励磁器和调频器还具有自同步、电压频率支撑、负荷分配、环流抑制能力。