[发明专利]一种基于虚拟同步发电机控制的频率优化方法

权利要求书

1.一种基于虚拟同步发电机控制频率优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采样得到虚拟同步发电机输出电流iabc，计算虚拟同步发电机瞬时功率Pe,Q；

步骤2：根据步骤1中得到的有功功率Pe代入有功频率控制环节，在反馈的电磁转矩Te基础上增加一个预见性控制，即微分环节；最终将这两部分的和送入有功频率控制环节，计算得到虚拟同步发电机输出的电角速度和电压相位；

步骤3：根据步骤1得到的无功功率代入无功电压控制环节，计算得到转子和定子绕组的互感与励磁电流的乘积Mfif；

步骤4：根据步骤2、步骤3得到的虚拟同步发电机输出的电角速度和转子和定子绕组的互感与励磁电流的乘积Mfif计算反电动势e；将反电动势e和步骤2得到的相位合成三相电动势，送入双环电压电流控制环节，得到调制波信号，然后将此信号转化为逆变器的驱动信号，控制逆变器中开关的通断，从而使逆变器实现同步发电机的特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步发电机控制的频率优化方法，其特征在于，步骤1中，计算虚拟同步发电机瞬时功率Pe,Q，具体公式如下：

（1）

式中，Mfif为转子和定子绕组的互感与励磁电流的乘积；为虚拟同步发电机的电角速度；为虚拟同步发电机输出的电压相位；是点积运算符号；

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3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟同步发电机控制的频率优化方法，其特征在于，步骤2中，将得到的有功功率Pe计算得到电磁转矩Te，并在基础上增加一个预见性控制，即微分环节，从而计算得到虚拟同步发电机输出的电角速度和电压相位，具体公式如下：

（2）

式中，J为虚拟同步发电机的虚拟转动惯量；Dp为虚拟同步发电机的有功下垂系数（也可称为阻尼系数）；Tm为原动机向虚拟同步发电机输入的机械转矩；Pset为虚拟同步发电机给定的有功功率参考值；Te为虚拟同步发电机输出的电磁转矩；为虚拟同步发电机的额定电角速度；kd是微分环节的增益。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步发电机控制的频率优化方法，其特征在于，步骤3中，将无功功率Q代入无功电压控制环节，计算得到转子和定子绕组的互感与励磁电流的乘积Mfif，具体公式如下：

式中，Vn是虚拟同步发电机电压参考值；V为采样得到虚拟同步发电机输出电压Vabc的幅值；Dq为虚拟同步发电机的无功下垂系数；Qset为虚拟同步发电机给定的无功功率参考值；是拉普拉斯算子；K为积分环节的增益系数。

5.根据权利要求4和权利要求2所述的一种基于虚拟同步发电机控制的频率优化方法，其特征在于，步骤4中，将转子和定子绕组的互感与励磁电流的乘积Mfif和虚拟同步发电机输出的电角速度计算反电动势e，具体公式如下：

（3）

最后将反电动势e和步骤2得到的相位合成三相电动势，送入双环电压电流控制环节，得到调制波信号，然后将此信号转化为逆变器的驱动信号，控制逆变器中开关的通断，从而使逆变器实现同步发电机的特性。