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【发明公布】基于虚拟并联电阻的虚拟同步机的LC谐振抑制方法_合肥工业大学_202010749242.6 

申请/专利权人:合肥工业大学

申请日:2020-07-30

公开(公告)日:2021-01-29

公开(公告)号:CN112290561A

主分类号:H02J3/24(20060101)

分类号:H02J3/24(20060101);H02J3/01(20060101);H02J3/38(20060101);H02M7/5387(20070101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.10.04#授权;2021.02.23#实质审查的生效;2021.01.29#公开

摘要:本发明公开了一种基于虚拟并联电阻的虚拟同步机的LC谐振抑制方法,属于分布式发电逆变器控制及电力电子技术领域。应用该控制方法的虚拟同步机的并网拓扑结构包括直流侧电压源、三相逆变器、三相线路阻抗和三相电网。所述方法通过虚拟同步机控制、虚拟并联电阻控制,在不损失可再生能源发电功率,不增加额外硬件成本的前提下,抑制虚拟同步机LC谐振,改善虚拟同步机并网电能质量。

主权项:1.一种基于虚拟并联电阻的虚拟同步机的LC谐振抑制方法,应用该抑制方法的虚拟同步机的拓扑结构包括直流侧电压源10、三相逆变器60、三相电网阻抗70和三相电网80;所述直流侧电压源10与三相逆变器60连接,三相逆变器60经三相电网阻抗70后接入三相电网80;所述三相逆变器60由三相全桥逆变电路20、三相LC滤波器30、三相电压电流传感器40、三相逆变器控制器50组成;所述三相全桥逆变电路20和三相LC滤波器30连接;所述三相电压电流传感器40采样三相LC滤波器30上滤波电容三相电压、滤波电容三相电流和滤波电感三相电流并将采样信号传输至三相逆变器控制器50;三相逆变器控制器50经过控制计算后,输出PWM信号控制三相全桥逆变电路20;其特征在于,所述LC谐振抑制方法在每个三相逆变器控制器50计算周期Tcompute内均进行一轮虚拟同步机控制计算和虚拟并联电阻控制计算,Tcompute=1fcompute,fcompute为三相逆变器控制器50计算频率;一轮虚拟同步机控制计算和虚拟并联电阻控制计算的步骤如下:步骤1,将三相LC滤波器30中的电容和电感分别记为逆变器侧滤波电容和逆变器侧滤波电感,三相电压电流传感器40采样逆变器侧滤波电容三相电压Ua,Ub,Uc、采样逆变器侧滤波电容三相电流ICa,ICb,ICc、采样逆变器侧滤波电感三相电流ILa,ILb,ILc,并将采样信号传输至三相逆变器控制器50;步骤2,三相逆变器控制器50根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容三相电压Ua,Ub,Uc,通过三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压Uα,Uβ;三相逆变器控制器50根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流ILa,ILb,ILc,通过三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流ILα,ILβ;步骤3,三相逆变器控制器50根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压Uα,Uβ和静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流ILα,ILβ,通过瞬时功率计算公式得到三相逆变器输出有功功率P和三相逆变器输出无功功率Q;所述瞬时功率计算公式为:P=UαILα+UβILβQ=UβILα-UαILβ步骤4,记无功轴为q轴,有功轴为d轴,三相逆变器控制器50根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压Uα,Uβ,通过两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式得到逆变器侧滤波电容d轴电压Ud和逆变器侧滤波电容q轴电压Uq,通过单同步坐标系锁相环锁相公式得到逆变器侧滤波电容A相电压相角θPLL;步骤5,三相逆变器控制器50根据步骤3计算得到的三相逆变器输出有功功率P,通过有功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波角度θm;三相逆变器控制器50根据步骤3计算得到的三相逆变器输出无功功率Q和步骤4计算得到的逆变器侧滤波电容d轴电压Ud,通过无功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波幅值Um_VSG;所述有功功率环计算公式为: 所述无功功率环计算公式为: 其中,Pset为三相逆变器输出有功功率参考值,ωn为三相电网80额定角频率,Dp为虚拟同步机频率下垂系数,J为虚拟同步机虚拟转动惯量,UnAmp为三相电网80额定相电压幅值,Qset为三相逆变器输出无功功率参考值,Dq是虚拟同步机电压下垂系数,Kq为无功功率控制惯性系数,s为拉普拉斯算子;步骤6,三相逆变器控制器50根据步骤5得到的虚拟同步机输出的调制波幅值Um_VSG和虚拟同步机输出的调制波角度θm,通过虚拟同步机调制波计算公式得到虚拟同步机输出三相调制电压UmA_VSG,UmB_VSG,UmC_VSG;所述虚拟同步机调制波计算公式为:UmA_VSG=Um_VSG×cosθm 步骤7,三相逆变器控制器50根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容三相电流ICa,ICb,ICc,通过虚拟并联电阻计算公式得到虚拟并联电阻引起的三相调制电压增量ΔUmA,ΔUmB,ΔUmC,所述虚拟并联电阻计算公式为: 其中,Lf为三相LC滤波器30逆变器侧滤波电感值,Cf为三相LC滤波器30逆变器侧滤波电容值,Rd为虚拟并联电阻值;步骤8,三相逆变器控制器50根据步骤6得到的虚拟同步机输出三相调制电压UmA_VSG,UmB_VSG,UmC_VSG,以及步骤7得到的虚拟并联电阻引起的三相调制电压增量ΔUmA,ΔUmB,ΔUmC,计算得到三相逆变器输出三相调制电压UmA,UmB,UmC,计算公式如下:UmA=UmA_VSG+ΔUmAUmB=UmB_VSG+ΔUmBUmC=UmC_VSG+ΔUmC步骤9,三相逆变器控制器50根据步骤8计算得到的三相逆变器输出三相调制电压UmA,UmB,UmC进行PWM调制发波控制并输出PWM信号,通过PWM信号控制三相全桥逆变电路20将三相逆变器输出电能输送到三相电网80。

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百度查询: 合肥工业大学 基于虚拟并联电阻的虚拟同步机的LC谐振抑制方法

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