[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

说明书

本发明公开了一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，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，本发明针对分布式电源逆变器采用VSG控制，不具备低电压穿越能力的问题，结合传统LVRT控制方法，提出一种基于电压幅值和相位预同步的模式无缝切换控制策略，引入的预同步单元对VSG输出实时矫正，有效避免LVRT/VSG模式切换前后的相位不一致问题。仿真结果表明该控制策略能够使逆变器在电网低电压故障期间抑制暂态冲击电流和改善并网电能质量，保证基于分布式电源逆变器VSG实现LVRT而不脱网，验证了所提方法的正确性和有效性。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体是一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统。

背景技术

分布式电源逆变器在传统矢量控制下，无法满足电力系统对调频调压的需求，大规模光伏、风电等电源接入配电网，势必影响电力系统安全稳定运行。为此，一些国内外学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)技术。

然而在实际电网运行中易发生电压跌落故障，传统VSG控制因其机电惯性特性，难以抑制故障电流。文献提出了一种虚拟同步发电机平衡电流控制方法，但电流限制能力不足，仍存在电流越限状况。文献对此进行了改进，提出基于模式平滑切换的VSG故障穿越控制，但文中的电流跟踪控制并不能保证VSG输出电压幅值和相位与网侧电压一致，在恢复逆变器VSG控制时，仍存在电流短暂越限的可能。文献提出一种电网对称故障下 VSG电流限制方法，分别对故障电流暂态和稳态成分实施了限制，然而并未解决故障清除后的功率失稳问题，馈网电能质量较差。

基于上述问题，本文在分析分布式电源VSG基本结构和逆变器传统LVRT控制基础上，直接从电压幅值和相位控制考虑，提出一种满足分布式电源VSG模式无缝切换控制策略。采用一种基于电压幅值和相位跟踪的预同步方法，有效解决了VSG输出相位与逆变器桥臂中点电压不一致问题，抑制了切换过程中的电流冲击。仿真结果证明了该策略的有效性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换系统，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。

作为本发明的进一步技术方案：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。

作为本发明的进一步技术方案：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。

作为本发明的进一步技术方案：所述LVRT控制模块包括电流指令模块和电流内环控制模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对分布式电源逆变器采用VSG控制，不具备低电压穿越能力的问题，结合传统LVRT控制方法，提出一种基于电压幅值和相位预同步的模式无缝切换控制策略，引入的预同步单元对VSG输出实时矫正，有效避免LVRT/VSG 模式切换前后的相位不一致问题。仿真结果表明该控制策略能够使逆变器在电网低电压故障期间抑制暂态冲击电流和改善并网电能质量，保证基于分布式电源逆变器VSG实现LVRT 而不脱网，验证了所提方法的正确性和有效性。

附图说明