[发明专利]不平衡电网下的改进虚拟同步机自同步并网运行控制方法

权利要求书

1.一种不平衡电网下的改进虚拟同步机自同步并网运行控制方法，包括如下步骤：

(1)采集并网逆变器的三相电网电压U_gabc和三相电网电流I_gabc并分别对两者进行Clark变换，对应得到静止α-β坐标系下的电网电压矢量U_gαβ和电网电流矢量I_gαβ；

(2)根据电网电压矢量U_gαβ以及上一控制周期并网逆变器的调制电压矢量U_cαβ^*通过以下公式计算出并网逆变器的虚拟电流矢量I_vαβ；

其中：I_vα和I_vβ分别为虚拟电流矢量I_vαβ的α轴分量和β轴分量，U_gα和U_gβ分别为电网电压矢量U_gαβ的α轴分量和β轴分量，U_cα^*和U_cβ^*分别为调制电压矢量U_cαβ^*的α轴分量和β轴分量，L_v和R_v分别为并网逆变器入端线路的等效电感和等效电阻，s为拉普拉斯算子；

(3)利用电网电流矢量I_gαβ、电网电压矢量U_gαβ和虚拟电流矢量I_vαβ通过以下公式计算出并网逆变器的虚拟有功功率P_v和虚拟无功功率Q_v以及输出有功功率P_g和输出无功功率Q_g；

其中：I_gα和I_gβ分别为电网电流矢量I_gαβ的α轴分量和β轴分量；

(4)根据目标有功功率P_sel和目标无功功率Q_sel通过以下传统同步机控制环节计算确定并网逆变器的交流电压幅值U_c和相位θ_c；并网前，P_sel＝P_v，Q_sel＝Q_v；并网后，P_sel＝P_g，Q_sel＝Q_g；

其中：U_c(k+1)和θ_c(k+1)分别为第k+1个控制周期中并网逆变器的交流电压幅值和相位，ω_c(k)和ω_c(k+1)分别为第k个控制周期和第k+1个控制周期中并网逆变器交流电压矢量的旋转角速度，P_sel(k)和Q_sel(k)分别为第k个控制周期中并网逆变器的目标有功功率和目标无功功率，P_ref和Q_ref分别为并网逆变器的有功功率参考值和无功功率参考值，ω_ref为给定的旋转角速度参考值，D和J分别为并网逆变器的虚拟阻尼设定值和虚拟惯量设定值，K为设定的比例系数，t为时间且t＝kT，T为控制周期的大小，k为大于0的自然数；

(5)对目标有功功率P_sel和目标无功功率Q_sel进行谐振控制，通过以下公式计算得到并网逆变器交流电压补偿矢量的d轴分量U_cdcomp和q轴分量U_cqcomp；

C_SOGI(s)为谐振控制器的传递函数，其表达式如下：

其中：ω_c为谐振控制器的截止频率，k_s为谐振控制器的谐振系数，ω_s为两倍的电网角频率即ω_s＝4πf，f为电网频率，s为拉普拉斯算子；

(6)使并网逆变器交流电压参考矢量的d轴分量U_cd和q轴分量U_cq分别与U_cdcomp和U_cqcomp相加，其中U_cd＝U_c，U_cq＝0；进而利用相位θ_c对相加后的结果进行坐标旋转变换，得到当前控制周期静止α-β坐标系下的调制电压矢量U_cαβ，最后利用SVPWM算法构造出一组PWM信号以对并网变换器进行控制。