申请/专利权人：太原科技大学

申请日：2024-02-01

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117833375A

主分类号：H02J3/48

分类号：H02J3/48;H02J3/50

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本发明属于电子控制技术领域，公开了一种基于虚拟功率的VSG功率解耦控制方法，所述方法包括：在传统的虚拟阻抗策略的基础上，通过将虚拟阻抗的虚拟电压反馈至功率计算部分实现虚拟功率控制，构建基于虚拟功率补偿的解耦控制策略，并通过功率耦合机理分析，得到功率、阻抗比及功角的耦合度约束关系，设计虚拟阻抗参数计算方法，本发明将虚拟负阻抗引入至功率回路，实现功率直接控制，算法简单；与传统虚拟阻抗策略相比，在加入本发明的策略后，在有功变化相同大小时，无功的变化量大幅减小，改善了无功稳态性能，大大提高了功率解耦能力，且有功回路保持良好的稳态特性。

主权项：1.基于虚拟功率的VSG功率解耦控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、构建虚拟同步发电机的控制方案；1.1、虚拟同步发电机的功率控制：虚拟同步发电机的有功功率与频率的关系表达如下： 其中，ω0为系统额定角频率，ω为并网点实际角频率，f为并网点频率，Pm为系统的机械有功功率，P0为系统有功功率给定值，kp为有功调节系数；在功频关系的基础上引入转子动力学方程，转子动力学方程的具体表达如下： 其中，Tm为原动机输入的机械力矩，Te为电磁转矩，J为VSG的虚拟转动惯量，Dp为虚拟阻尼，θ为VSG的相位角，表示*指代的变量对时间t的微分，Δω为角速度差；将功频关系式1与转子运动方程式2结合得VSG控制中有功频率控制方程，具体如式3所示： 1.2、虚拟同步发电机的励磁控制：虚拟同步发电机的电势由三部分组成，第一部分为表征VSG空载运行时的机端电压E0，第二部分为无功功率调节部分ΔEq，第三部分为机端电压偏差调节量ΔEu；其中，ΔEq具体表达式如下： 其中，kq为无功调节系数，Q0为系统无功功率给定值，Q为并网点实际输出无功值，Dq为无功回路虚拟阻尼；第三部分ΔEu的具体表达式如下：△Eu＝kvV0-V5其中，kv为电压调节系数，V0为VSG机端电压的额定值，V为VSG机端电压的实际值；综上所述，虚拟同步发电机的虚拟电势表示为：E＝E0+△Eq+△Eu6通过综合幅值和相位信息，产生参考电压Eabc作为电压环的参考输入，具体表达如式7所示： Eabc作为电压环的参考电压Vref，通过电压电流双闭环控制生成PWM，驱动逆变器实现VSG控制；步骤二、构建基于虚拟功率补偿的解耦控制策略；2.1、构建虚拟阻抗解耦策略：在VSG控制的逆变器输出回路引入虚拟阻抗，其输出电流通过虚拟阻抗产生压降，该压降反馈至虚拟电势校正电压参考值,虚拟阻抗策略在dq坐标系中表示为: 其中，iLd,q为逆变器输出电流，Rv为加入的虚拟电阻，Lv为加入的虚拟电感,Vdv为虚拟阻抗产生的三相虚拟电压Vv的d轴分量，Vqv为虚拟阻抗产生的三相虚拟电压Vv的q轴分量，Vv与Eabc、Vg结合形成虚拟阻抗校正控制量得到参考电压，然后通过电压电流双闭环控制生成PWM，进而驱动逆变器；2.2、提出虚拟功率补偿的解耦控制策略：利用虚拟阻抗计算出虚拟电压Vdv和Vqv，叠加至电网电压成为新的虚拟电压V’dv和V’qv，并将所得的虚拟电压反馈至功率计算部分形成虚拟功率，提出了基于虚拟负阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略，虚拟电压计算表达式如下： 其中，Vd、Vq为电网电压Vg的abcdq变换结果，id、iq为电网电流ig的abcdq变换结果；将电压替换为虚拟电压后的虚拟功率为： 其中，Vd、Vq是电网电压Vg的abcdq变换结果，id、iq是电网电流ig的abcdq变换结果，s为传递函数因子，ωc为截止频率；虚拟功率参与VSG控制，生成虚拟电势E′abc与Vg结合得到的参考电压V′ref，实现基于虚拟功率的虚拟同步机功率解耦控制。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 太原科技大学 基于虚拟功率的VSG功率解耦控制方法

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