一种虚拟同步机电流跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟同步机电流跟踪控制方法，将所述虚拟同步机的无功电流设定值与虚拟同步机的实际无功电流做差得到无功电流差，将所述无功电流差作为G

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟同步机电流跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及并网
，尤其涉及一种虚拟同步机电流跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]为构建高比例甚至100％比例可再生能源供电的新型电力系统，作为可再生能源与电网的接口设备，电力电子变换器必须接管越来越多的同步机功能。虚拟同步技术由于模拟了同步机的运行方式，天然继承了同步机的诸多特性，因此成为研究的热点。
[0003]现有的虚拟同步机控制多采用电压源型控制方式。在功率环中有功部分参考同步机转子摆动方程，以虚拟同步机实时有功功率为反馈，获得虚拟同步机的内电势角度。在无功部分参考同步机的励磁控制，以虚拟同步机的实时无功功率作为反馈，获得虚拟同步的内电势幅值。根据功率环获得的内电势幅值和相位直接控制虚拟同步机的输出电压。电压源型虚拟同步机虽然可以直接控制虚拟同步机电压，有着更强的小扰动稳定性优势。但由于不能直接控制电流，在面临电网电压跌落、负载突变、电网电压不平衡等扰动时容易出现过流问题。
[0004]亟需一种通过将原本电压源型虚拟同步机的功率环改造为有功电流环和无功电流环，以虚拟同步机的有功电流和无功电流作为反馈，实现了在不改变虚拟同步机电压源控制方式下，直接控制虚拟同步机输出电流，可以更精准地控制电力电子器件的电流，减小故障过程中过电流的风险，更好的满足电网标准的要求的虚拟同步机电流跟踪控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提出一种虚拟同步机电流跟踪控制方法，该虚拟同步机电流跟踪控制方法可直接控制虚拟同步机的电流，在不改变现有的虚拟同步机的运动方程情况下，保证虚拟同步机在故障穿越期间可精确控制有功、无功电流，使虚拟同步机故障穿越特性兼容现有的电网故障穿越标准要求，有效限制同步机的输出电流，减小虚拟同步机的过流风险。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供虚拟同步机电流跟踪控制方法；在控制虚拟同步机有功电流、无功电流时包括以下步骤：
[0007]将所述虚拟同步机的有功电流设定值与虚拟同步机的有功电流做差，将有功电流差作为同步机转子运动方程环节的机械有功输入。
[0008]进行同步机转子运动方程构建，将上述得到的有功电流差经一个以积分环节1/T
j
s为前向通道、以输出信号经比例环节D为负反馈通道的闭环环节、再和额定角频率做和，经一个单位积分环节得到内电势功角。
[0009]将所述虚拟同步机的无功电流设定值与虚拟同步机的无功电流做差，将无功电流差作为一个PI环节的输入，再和虚拟同步机输出电压模值做和得到内电势幅值。
[0010]优选地，在稳态时，所述虚拟同步机端口的有功电流设定值由虚拟同步机的有功功率设定值和并网点电压模值计算而来。所述虚拟同步机端口的无功电流设定值直接给定
为0。
[0011]优选地，在故障穿越时，所述虚拟同步端口的无功电流设定值由并网点电压模值根据并网要求计算而来。所述虚拟同步机端口的有功电流设定值由虚拟同步机的有功功率设定值和并网点电压模值计算而来，且受到无功电流设定值的限制。所述虚拟同步机端口的有功电流设定值和无功电流设定值幅值和不超过虚拟同步机电流上限。
[0012]优选地，所述入网有功电流和入网无功电流为虚拟同步机端口实际注入电网的有功电流和无功电流。
[0013]优选地，所述构建同步机转子运动方程环节的方法中，前向通道1/Js对应转子的转动惯量环节，比例负反馈环节D对应转子的阻尼环节。
[0014]优选地，所述PI控制器为比例加积分调节器，可以消除直流给定的误差。
[0015]优选地，所述内电势幅值，是通过并网点电压模值前馈加上无功电流偏差PI控制器的输出得到，以兼顾无功电流给定的跟踪速度及无功电流跟踪的精度。
[0016]优选地，所述内电势幅值和转子角度可直接经过坐标变换，作为PWM波发生器的输入。也可以和并网点电压做差，经PI控制器并加上电压前馈，作为PWM波发生器的输入。以获得更快，更精准的虚拟同步机输出电压控制。
[0017]采用上述方法之后，虚拟同步机电流跟踪控制方法，将所述虚拟同步机的有功电流设定值与虚拟同步机的有功电流做差，将有功电流差作为同步机转子运动方程环节的机械有功输入。进行同步机转子运动方程构建，将上述得到的有功电流差经一个以积分环节为前向通道、以输出信号经比例环节D为负反馈通道的闭环环节、再和额定角频率做和，经一个单位积分环节得到内电势功角。将所述虚拟同步机的无功电流设定值与虚拟同步机的无功电流做差，将无功电流差作为一个PI环节的输入，再和虚拟同步机输出电压模值做和得到内电势幅值；该虚拟同步机电流跟踪控制方法可直接控制虚拟同步机输出电流，使虚拟同步机的电流受控性增强，可以在电网出现电压跌落故障时有效限制同步机的输出电流，减小虚拟同步机的过流风险，在电网发生故障时可以按照现有的新能源电网故障穿越标准控制电流，使虚拟同步机故障穿越特性兼容现有的电网故障穿越标准要求。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的虚拟同步机电流跟踪控制方法的整体系统图；
[0019]图2是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法的有功电流控制图；
[0020]图3是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法的无功电流控制图；
[0021]图4为本专利技术实施例二的虚拟同步机电流跟踪控制方法的有功电流及无功电流获取图；
[0022]图5是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法中得到虚拟同步机输出电压e
vscref_α
和e
vscref_β
的方式一的控制图；
[0023]图6是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法中得到虚拟同步机输出电压e
vscref_α
和e
vscref_β
的方式二的控制图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例一
[0026]请参阅图1、图2及图3；图1是本专利技术的虚拟同步机电流跟踪控制方法的整体系统图，图2是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法的有功电流控制图，图3是本专利技术实施例一的虚拟同步机电流跟踪控制方法的无功电流控制图；
[0027]本实施例公开了一种虚拟同步机电流跟踪控制方法，包括以下步骤：
[0028]将所述虚拟同步机的有功电流设定值I
pref
与虚拟同步机的实际有功电流I
p
做差得到有功电流差，将所述有功电流差作为虚拟同步机转子运动方程的机械有功输入；
[0029]构建虚拟同步机转子运动方程，将所述机械有功输入经一个以积分环节1/Js为前向通道、以输出信号经比例环节D为负反馈通道的闭环环节，再和额定角频率ω
g
做和，经一个单位积分环节得到内电势本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步机电流跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将虚拟同步机的有功电流设定值I
pref
与虚拟同步机的实际有功电流I
p
做差得到有功电流差，将所述有功电流差作为虚拟同步机转子运动方程的机械有功输入；构建虚拟同步机转子运动方程，将所述机械有功输入经一个以积分环节1/Js为前向通道、以输出信号经比例环节D为负反馈通道的闭环环节，再和额定角频率ω
g
做和，经一个单位积分环节得到内电势角度θ
vsc
；将虚拟同步机的无功电流设定值I
qref
与虚拟同步机的实际无功电流I
q
做差得到无功电流差，将所述无功电流差作为G
QR
环节的输入，再和并网点电压模值U
om
做和得到内电势幅值E
ref
，其中，G
QR
环节为一个PI控制器；所述内电势角度θ
vsc
和内电势幅值E
ref
直接经过坐标变换，得到虚拟同步机输出电压e
vscref_α
和e
vscref_β
；或者所述内电势角度θ
vsc
和内电势幅值E
ref
和并网点电压u
od
和u
oq
做差，经G
VAC
环节并加上电压前馈得到虚拟同步机输出电压e
vscref_α
和e
vscref_β
，其中，G
VAC
环节为一个PI控制器。2.根据权利要求1所述的虚拟同步机电流跟踪控制方法，其特征在于，在稳态时，所述虚拟同步机的有功电流设定值I
pref
由虚拟同步机的有功功率设定值P

【专利技术属性】
技术研发人员：周党生，王凌云，陈佳明，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：