[发明专利]一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法和系统

权利要求书

1.一种虚拟同步发电机的并网启动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

在并网启动过程中，将虚拟同步发电机模型的有功功率给定值和无功功率给定值置零，并将调频系数和调压系数置零，使得虚拟同步发电机模型不参与一次调频和一次调压过程；利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪；当虚拟同步发电机输出的有功功率和无功功率均为零时，执行并网动作；

接收到并网启动命令后，首先控制直流预充电接触器合闸；当虚拟同步发电机直流预充电完成后断开直流软起回路并合闸直流接触器，进入并网启动过程。

2.根据权利要求1所述的虚拟同步发电机的并网启动控制方法，其特征在于，如果交流母线的频率偏移额定频率，则在并网启动时，将虚拟同步发电机的额定角频率转换为微电网母线电压的频率；并网启动完成后根据需求将角频率切换至额定角频率。

3.根据权利要求1所述的虚拟同步发电机的并网启动控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机模型为

其中ω为虚拟同步发电机的角速度，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，T_m、T_e分别为虚拟同步发电机的机械转矩和电磁转矩，D为阻尼系数，R、L分别为虚拟同步发电机的定子电阻和定子电感，E_d、E_q、u_d、u_q、i_{d_ref}、i_{q_ref}分别为虚拟同步发电机三相内电势、机端电压、定子电流d、q轴分量，δ为虚拟同步发电机的功角，P_m、P_e分别为虚拟同步发电机的机械功率和电磁功率。

4.根据权利要求3所述的虚拟同步发电机的并网启动控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的电磁转矩为

T_m＝[P_ref-k_f(ω-ω₀)]/ω

其中ω为机端电压频率，ω₀为机端电压额定角频率，k_f为调频系数，P_ref为有功功率指令。

5.根据权利要求3所述的虚拟同步发电机的并网启动控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的励磁控制器为

式中E₀为空载内电势，k_p、k_I为无功功率闭环PI参数，Q_ref为无功功率指令，Q为虚拟同步发电机无功功率，k_u为调压系数，u_N为额定机端电压，u_m为机端电压，1/s为积分。

6.一种虚拟同步发电机的并网启动控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：

在并网启动过程中，将虚拟同步发电机模型的有功功率给定值和无功功率给定值置零，并将调频系数和调压系数置零，使得虚拟同步发电机模型不参与一次调频和一次调压过程；利用虚拟同步发电机模型的自同步功能对电网/微电网的相位进行追踪；当虚拟同步发电机模型输出的有功功率和无功功率均为零时，执行并网动作；

接收到并网启动命令后，首先控制直流预充电接触器合闸；当虚拟同步发电机直流预充电完成后断开直流软起回路并合闸直流接触器，进入并网启动过程。

7.根据权利要求6所述的虚拟同步发电机的并网启动控制系统，其特征在于，如果交流母线的频率偏移额定频率，则在并网启动时，将虚拟同步发电机的额定角频率转换为微电网母线电压的频率；并网启动完成后根据需求将角频率切换至额定角频率。