[发明专利]基于VSG控制装置及方法、多VSG预同步并网方法

摘要

本发明公开一种基于虚拟同步发电机VSG控制装置，所述控制装置包括：主电路、PR控制电路、电磁方程电路、无功和电压调节电路、预同步电路、有功和频率调节电路；所述有功和频率调节电路包括：第一比较器、第一放大器、惯性调节电路、PI调节电路、第一开关、第二开关、第二加法器、第三比较器、第三积分器。本发明将有功和频率调节电路设置成PI调节电路和惯性调节电路，实现不同状态下选择不同的调节电路，再不增加控制算法复杂度的情况下，无需锁相环便实现不同模式之间平滑切换；当电网频率发生波动时，仍能实现并网运行VSG的恒功率控制与惯量、阻尼支撑相互协调。

主权项

1.一种基于虚拟同步发电机VSG控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：主电路、PR控制电路、电磁方程电路、无功和电压调节电路、预同步电路、有功和频率调节电路；/n所述主电路分别与所述电磁方程、所述无功和电压调节电路、所述预同步电路、所述PR控制电路相连；所述电磁方程电路分别与所述无功和电压调节电路、所述有功和频率调节电路、所述PR控制电路相连；所述预同步电路与所述有功和频率调节电路相连；/n所述有功和频率调节电路包括：第一比较器、第一放大器、惯性调节电路、PI调节电路、第一开关、第二开关、第二加法器、第三比较器、第三积分器；/n所述第一比较器的负极端与所述电磁方程电路相连，用于接收所述电磁方程电路发送的VSG瞬时有功功率，所述第一比较器的正极端输入VSG有功功率给定值，所述瞬时有功功率和所述有功功率给定值经过所述第一比较器获得第一有功功率误差；所述第一放大器的输入端与所述第一比较器的输出端相连，用于放大所述第一有功功率误差，获得第一放大有功功率；/n所述惯性调节电路的输入端与所述第一放大器的输出端相连，用于根据第一放大有功功率获得第一角频率；/n所述PI调节电路的输入端通过所述第二开关与所述第一放大器的输出端相连，用于根据第一放大有功功率获得第四角频率；/n所述第三比较器的正极端输入并网的额定角频率，所述第三比较器的负极端与所述预同步电路相连，用于接收所述预同步电路发送的角频率调节量，所述并网的额定角频率和所述角频率调节量通过第三比较器获得第五角频率；/n所述第二加法器的正极端通过所述第一开关与所述惯性调节电路的输出端相连，用于接收第一角频率，所述第二加法器的正极端与所述PI调节电路的输出端相连，用于接收第四角频率，所述第二加法器的正极端与所述第三比较器的输出端相连，用于接收第五角频率，第一角频率、第四角频率和第五角频率通过所述第二加法器获得第六角频率；所述第三积分器的输入端与所述第二加法器的输出端相连，用于根据所述第六角频率获得相位角；所述电磁方程电路与所述第三积分器的输出端相连，用于将相位角发送至所述电磁方程电路；/n所述预同步电路包括：第四比较器、第六放大器、第一差积乘法器、第六开关、低通滤波器、PI调节器、第七开关；/n所述主电路分别与所述第四比较器的正极端、负极端相连，所述第四比较器的输出端与所述第六放大器的输入端相连，所述第六放大器的输出端、所述主电路分别与所述第一差积乘法器的输入端相连，所述第一差积乘法器的输出端依次通过所述第六开关、所述低通滤波器、所述PI调节器、所述第七开关与所述有功和频率调节电路相连；所述第四比较器的正极端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的VSG三相输出端电压；所述第四比较器的负极端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的并网点电压；所述第一差积乘法器的输入端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的VSG三相输出端电压；/n所述无功和电压调节电路包括：第二差积乘法器、第五比较器、第四积分器、第七放大器、电压调节电路、第三开关、第七比较器、第四开关、第五积分器、第九放大器、第五开关、第三加法器；所述电压调节电路包括第六比较器、第八放大器构成；/n所述电磁方程电路与所述第二差积乘法器的输入端相连，所述第二差积乘法器的输出端与所述第五比较器的负极端相连，所述第五比较器的输出端与所述第四积分器输入端相连，所述第四积分器的输出端与所述第七放大器的输入端相连；所述第二差积乘法器的输入端与所述电磁方程电路相连，用于接收所述电磁方程电路发送的VSG三相输出参考电流，所述第二差积乘法器的输入端还与所述电磁方程电路相连，用于接收所述电磁方程电路发送的VSG三相内电势；/n所述主电路与所述第六比较器的负极端相连，所述第六比较器的输出端与所述第八放大器的输入端，所述第八放大器的输出端与所述第三开关的一端相连；所述第六比较器的负极端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的VSG输出端电压有效值；/n所述主电路分别与所述第七比较器的正极端、负极端相连，所述第七比较器的输出端与所述第四开关的一端相连，所述第四开关的另一端与所述第五积分器的输入端相连，所述第五积分器的输出端与所述第九放大器的输入端相连，所述第九放大器的输出端与所述第五开关一端相连；所述第七比较器的正极端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的VSG输出端电压有效值，所述第七比较器的负极端与所述主电路相连，用于接收所述主电路发送的并网点电压有效值；/n所述第七放大器的输出端、所述第三开关的另一端、所述第五开关的另一端分别与所述第三加法器的正极端相连，所述第三加法器的输出端与所述电磁方程电路相连；所述电磁方程电路与所述第三加法器的输出端相连，用于将所述VSG内电势有效值发送至所述电磁方程电路；/n闭合第一开关、第三开关，断开第二开关，接入惯性调节电路、电压调节电路，切出PI调节电路时，VSG工作在Droop模式；闭合第二开关，断开第一开关、第三开关，接入PI调节电路，切出惯性调节电路、电压调节电路时，VSG工作在PQ模式。/n