[发明专利]一种直流侧电压下垂的负荷虚拟同步机的控制方法和装置

说明书

本发明提供了一种直流侧电压下垂的负荷虚拟同步机的控制方法和装置，先计算负荷虚拟同步机的角速度，然后计算负荷虚拟同步机的输入电压幅值，最后确定三相调制波信号，并控制负荷虚拟同步机中开关管的开断，本发明控制成本低，且负荷虚拟同步机控制能够自动调整吸收功率的快慢，能够能实现电网降频时的降额运行，增强了负荷接入电网的适应性和灵活性。且本发明在电网电压暂降时，负荷虚拟同步机的直流侧电容可为电网注入无功，实现短暂的电压支撑。

技术领域

本发明涉及整流控制技术，具体涉及一种直流侧电压下垂的负荷虚拟同步机的控制方法和装置。

背景技术

随着大规模新能源发电、远距离输电、交流传动和以电动汽车为代表的双向负荷等应用的快速发展，电力电子变换装备以其在电能变换方面的灵活性在电力系统中的渗透水平不断提高，对传统电力系统安全稳定运行带来极大挑战。大量小惯性、快速、高频的电力电子装备接入大惯性、工频电力系统，使得电网逐渐发展为低惯量、欠阻尼的网络，严重破坏了电力系统的稳定性。

负荷虚拟同步机(Virtual Synchronous Motor，VSM)主要是通过模拟同步电动机的本体模型、有功调频以及无功调压等特性，使整流器从运行机制和外特性上都可与传统同步电动机相媲美，能够为以PWM整流器为接口的负荷提供阻尼和惯性。适用于VSM的负荷主要分为以下三类：以交流电机为代表的DC/AC负荷、以电动汽车充电桩为代表的DCDC接蓄电池的负荷和直流电机为代表的直流负荷。近年来，负荷虚拟同步机在电动汽车充电桩、变频器和高压直流输电方面的应用能为负荷介入电网提供惯性和阻尼，但是因为需要在虚拟同步发电机的基础上外加直流侧电压外环，使得其不能实现其在电网频率暂降时的降额运行。通过PWM整流器的直流侧加稳压装置，利用储能控制直流侧电压的稳定，从而避免在负荷虚拟同步机的功率环外再加直流侧电压环，能实现负荷在电网频率暂降时的降额运行，但是控制成本高。另外，在不改变PWM整流器的结构且在在感知电网频率暂降状态时，加入直流侧PI控制外环导致的阻感性负载无法实现电网降频时的降额运行，负荷虚拟同步机不能自动调整吸收功率的快慢，即不能将“切负荷”变换为降功率运行，导致负荷接入电网的适应性和灵活性均较低。

发明内容

为了克服上述现有技术中控制成本高、适应性和灵活性低以及无法实现电网降频时降额运行的不足，本发明提供一种直流侧电压下垂的负荷虚拟同步机的控制方法，先根据直流侧电压给定值计算负荷虚拟同步机的角速度，然后根据网侧相电压峰值计算负荷虚拟同步机的输入电压幅值，最后根据角速度和输入电压幅值确定三相调制波信号，并根据三相调制波信号控制负荷虚拟同步机中开关管的开断，控制成本低，且负荷虚拟同步机控制能够自动调整吸收功率的快慢，能够能实现电网降频时的降额运行，增强了负荷接入电网的适应性和灵活性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种直流侧电压下垂的负荷虚拟同步机的控制方法，包括：

根据直流侧电压给定值计算负荷虚拟同步机的角速度；

根据网侧相电压峰值计算负荷虚拟同步机的输入电压幅值；

根据所述角速度和输入电压幅值确定三相调制波信号，并根据三相调制波信号控制负荷虚拟同步机中开关管的开断。

根据直流侧电压给定值，按下式计算负荷虚拟同步机的角速度：