[发明专利]一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统

权利要求书

1.一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，其特征在于，包括相位积分器U1、幅值积分器U2、VSG控制器、三相调制波发生器、单刀双掷开关S、LVRT控制模块和dq-abc坐标转换器，相位积分器U1的输出端通过开关S1连接VSG控制器，幅值积分器U2的输出端通过开关S2连接VSG控制器，VSG控制器的输出端连接三相调制波发生器，三相调制波发生器的输出端连接单刀双掷开关S1的动端1，LVRT控制模块的输出端连接dq/abc坐标转换器，dq/abc坐标转换器的输出端连接单刀双掷开关S1的动端2，三相逆变桥由全控型器件Q1-Q6构成，桥臂中点电压ea、eb、ec模拟同步发电机内电势，Udc为直流侧电压，电感L1和电容C构成逆变器侧LC滤波器，VSG控制由有功-频率控制环和无功-电压控制环构成，分别模拟了同步发电机的旋转惯性、一次调频特性和一次调压特性，电网电压正常时，单刀双掷开关S切在1端，逆变器采用VSG控制，开关S1和S2断开，在故障发生时，单刀双掷开关S由1端切换至2端，使逆变器模式切换至传统LVRT控制，并且闭合开关S1和S2，启动预同步控制单元，通过同步单元自身调节控制输出，使VSG输出电压相位和幅值实时跟踪桥臂中点电压，由于故障解除后，输出功率恢复额定值，伴随着VSG输出相位和幅值的改变，进而引发预同步单元的再调节，故障解除后，电网电压恢复，不立刻恢复逆变器VSG控制模式，再调节完成后，预同步单元调节器输入变为0， 此时将开关S由2端切换至1端，恢复逆变器VSG控制模式，同时断开开关S1和S2，退出预同步控制；预同步控制单元包括幅值预同步单元和相位预同步单元，分别通过调整各单元积分系数实现VSG输出电压幅值、相位与桥臂中点电压相同；预同步控制原理如下所示：

其中，K_iw为相位积分系数，K_iE为幅值比例和积分系数，Δω和ΔE分别为叠加在频率ω₀和幅值E上的预同步信号，θ_a和E_a分别为逆变器桥臂中点a相电压相位和幅值。

2.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，其特征在于，所述相位积分器U1的输入信号为逆变器桥臂中点电压相位θ_a。

3.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，其特征在于，所述相位积分器U2的输入信号为逆变器桥臂中点电压幅值E_a。

4.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，其特征在于，所述LVRT控制模块包括电流指令模块和电流内环控制模块。