申请/专利权人：江苏大学

申请日：2021-04-15

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113258603B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/24;H02J3/46;H02M7/48;H02M7/493

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.08.31#实质审查的生效;2021.08.13#公开

摘要：本发明公开了基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统及控制方法，利用瞬时功率计算单元计算出虚拟同步发电机VirtualSynchronousGenerator，VSG的瞬时输出功率；二阶线性自抗扰单元采用独立采样的方法采集VSG的系统输出ω，并将ω作为反馈信号输入到二阶线性自抗扰单元中；二阶线性自抗扰单元输出VSG的角速度修正值，将修正值输出到有功环中；信号合成单元接收有功环和无功环的输出，进行三相电压信号合成；最后，经过双环控制单元和空间矢量脉宽调制单元将得到的参考电压进行空间矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制。

主权项：1.一种基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统的控制方法，其特征在于，所述基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统，包括瞬时功率计算单元、二阶线性自抗扰单元、有功环、无功环、信号合成单元、双环控制单元和空间矢量脉宽调制单元；所述瞬时功率计算单元接收VSG的三相电压Uabc和电流Iabc并计算出VSG的瞬时输出功率；二阶线性自抗扰单元包括线性扩张状态观测器和线性误差反馈；二阶线性自抗扰单元采用独立采样的方法采集VSG的系统输出角速度ω，并将ω作为反馈信号输入到二阶线性自抗扰单元中；二阶线性自抗扰单元经过计算后将得到VSG的角速度修正值ω’N，将ω’N输出到有功环中；有功环接收瞬时功率计算单元输出的瞬时输出有功功率和二阶线性自抗扰单元输出的角速度修正值；无功环接收瞬时功率计算单元输出的瞬时输出无功功率；信号合成单元接收有功环和无功环的输出，进行三相电压信号合成；双环控制单元采用电压外环和电流内环控制，得到参考电压Uref；空间矢量脉宽调制单元将得到的参考电压进行空间矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，对逆变器进行控制；有功环内设有一阶低通滤波器，利用一阶低通滤波器分别对有功功率进行滤波处理；抑制VSG输入功率中的倍频功率；所述方法包括如下步骤：S1、采用独立采样的方法采集VSG的角速度；将其输入到二阶线性自抗扰单元中；S2、将VSG的额定角速度输入到二阶线性自抗扰单元中；二阶线性自抗扰单元内计算得到VSG的角速度修正值ω’N；并将ω’N输入到VSG的有功环中；S3、利用有功环中的一阶低通滤波器对VSG的瞬时输出有功功率Pout进行滤波处理；S4、利用VSG控制算法中的有功环和无功环，基于计算得到的VSG角速度修正值计算得到Um,经过双闭环控制后得到参考电压Uref；S5、将得到的参考电压进行空间矢量脉宽调制SVPWM，产生控制逆变器的脉冲信号，进而对逆变器进行控制；线性扩张状态观测器表示为： λs＝s3+β1s2+β2s+β3其中，y为系统控制对象的输出，z1、z2和z3分别是受控对象的输出、输出的导数值和集中扰动的估计值；和分别为z1、z2和z3的一阶微分；β1、β2和β3为观测器增益，b0为系统增益，u为LADRC控制系统的输出，即VSG的角速度修正值；λs是线性扩张状态观测器的特征方程，s是微分算子；线性误差反馈表示为： 其中，v为LADRC控制系统的输入，即VSG的额定角速度；kp，kd均为控制器待定参数，分别表示为kp＝ωc2，kd＝2ξωc，ωc为控制器带宽，ξ为阻尼比；一阶低通滤波器对输入有功环的Pout进行滤波处理表示为：其中，Pe是低通滤波后的电磁功率，τp是LPF的时间常数；有功环基于所接收的给定有功功率Pset、Pe和角速度修正值ω’N，计算输出相位角θ的方法为：基于VSG的转子二阶数学模型计算输出相位角θ： 其中，J为VSG的转动惯量；D为阻尼系数；Tm、Te、TD分别为VSG的机械转矩、电磁转矩和阻尼转矩；Pm、Pe分别为机械功率和电磁功率，Pm＝Pset+kfωN’-ω，Pset为VSG的给定功率，kf为下垂系数；ω和ω’N分别为VSG的系统输出角速度和角速度修正值。

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百度查询： 江苏大学 基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统及控制方法

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