[发明专利]一种具有参与系统低频振荡抑制功能的逆变器控制器

权利要求书

1.一种具有参与系统低频振荡抑制功能的逆变器控制器，其特征在于，所述逆变器控制器包括dq变换单元、逆变器输出功率和端电压计算单元、无功电压单元、模拟同步发电机的有功频率单元、虚拟转动惯量自适应调整单元、虚拟阻尼系数自适应调整单元、dq反变换和脉宽调制单元，所述逆变器控制器通过模拟同步发电机的转子运动方程，并根据虚拟角频率和逆变器输出功率微分的大小及正负符号自适应地改变虚拟转动惯量和阻尼系数；

所述逆变器输出功率和端电压计算单元用于计算有功功率P、无功功率Q和电压U，计算公式如式(1)所示：

式中，s为拉普拉斯算子，e_d、e_q分别为逆变器输出电压的d、q的分量；i_d、i_q分别为输出电流d、q的分量；

所述无功电压单元用于计算获取得到逆变器调制波幅值Eq，计算公式如式(2)所示：

E_q＝∫K_e[(U_ref-U)-n(Q-Q_ref)]d(t) (2)

式中，U_ref为逆变器端电压的设定值；K_e为无功电压环节放大增益，n为无功下垂系数；U、Q为逆变器输出功率和端电压计算单元计算出来的电压和无功功率；积分输出的结果E_q为逆变器调制波信号中的q轴分量；

所述模拟同步发电机的有功频率单元用于根据逆变器输出功率和端电压计算单元获得的逆变器输出有功功率P，在模拟同步发电机的有功频率环节，计算模拟同步发电机的转子运动方程，得到逆变器调制波的相位δ，计算公式如(3)(4)所示：

δ＝∫ωd(t) (4)

式中，ω为逆变器的虚拟的角频率；m为有功下垂系数；J为虚拟的转动惯量，为一可调整的参数；P_ref为设定的逆变器输出有功功率；P为逆变器输出功率和端电压计算环节中计算出来的有功功率；ω₀为逆变器所连电网的额定角频率；D为逆变器虚拟的阻尼系数；δ为逆变器调制波的相位，该相位和虚拟的角频率ω一道，也为dq变换与反变换单元提供参考角频率和相位；

所述虚拟转动惯量自适应调整单元用于自适应地调整逆变器自身的虚拟转动惯量J，如公式(5)所示：

式中，M_j为设定的阈值；k_j为一比例系数；J₀为初始的转动惯量设计值；

所述虚拟阻尼系数自适应调整单元用于自适应地调整逆变器自身的虚拟阻尼系数，如公式(6)所示：

式中，dP/dt为逆变器输出功率的微分量；M_d为设定的阈值；k_d为一比例系数；D₀为初始的阻尼系数设计值。

2.根据权利要求1所述的一种具有参与系统低频振荡抑制功能的逆变器控制器，其特征在于，所述dq变换单元用于采集逆变器输出三相电压e_a、e_b、e_c和输出三相电流i_a、i_b、i_c，并将采集的三相电压或电流分解到逆变器同步旋转坐标系下，通过dq变换单元得到逆变器输出电压的d、q分量e_d、e_q和输出电流d、q分量i_d、i_q。

3.根据权利要求1所述的一种具有参与系统低频振荡抑制功能的逆变器控制器，其特征在于，所述dq反变换和脉宽调制单元用于将无功电压单元中的控制信号Eq置于同步旋转坐标系的q轴，并令该坐标系d轴和0轴上电压为0，结合模拟同步发电机的有功频率单元中得到的相位δ，经dq反变换后得到调制波信号u_a、u_b、u_c，再根据脉宽调制算法，生成PWM控制信号驱动三相逆变桥，实现包含抑制系统低频振荡抑制辅助功能的逆变。