[发明专利]一种直驱风机虚拟同步发电系统

权利要求书

1.一种直驱风机虚拟同步发电系统，所述系统由新能源并网系统和变流器控制单元组成，其特征在于，所述控制单元包括：机侧变流器控制单元、网侧变流器控制单元和直流储能变换器控制单元；

所述机侧变流器控制单元，用于利用新能源并网系统中的机侧变流器的直流电压反馈生成机侧变流器驱动脉冲，并利用所述机侧变流器驱动脉冲控制新能源并网系统中的机侧变流器；

所述直流储能变换器控制单元，用于利用新能源并网系统中的直流储能变换器的直流电压反馈生成储能变换器驱动脉冲，并利用所述储能变换器驱动脉冲控制新能源并网系统中的储能变换器；

所述网侧变流器控制单元，用于利用电网调度指令或最大功率点跟踪指令生成网侧变流器驱动脉冲，并利用所述网侧变流器驱动脉冲控制新能源并网系统中的网侧变流器；

所述直流储能变换器控制单元包括依次连接的直流电压下垂控制器、直流储能电流闭环控制器和脉冲宽度调制器；

所述直流电压下垂控制器，用于根据其输入的机侧直流电压反馈V_dc、第二直流电压给定值V_dc2^*、第二直流电压下限值V_dclow2和第二直流电压上限值V_dcup2，生成直流电流指令i_dc；

所述直流储能电流闭环控制器，用于根据其输入的直流电流指令i_dc和直流电流反馈i_dc^*，生成直流储能电流闭环控制器调制波；

所述脉冲宽度调制器，用于根据其输入的直流储能电流闭环控制器调制波，经脉冲宽度调制后，生成直流储能变换器驱动脉冲；

所述根据其输入的机侧直流电压反馈V_dc、第二直流电压给定值V_dc2^*、第二直流电压下限值V_dclow2和第二直流电压上限值V_dcup2，生成直流电流指令i_dc，包括：

按下式确定直流电流指令i_dc：

其中，i_{disc_max}为最大放电电流，i_{c_max}为最大充电电流；

所述网侧变流器控制单元包括依次相连的虚拟同步电机控制器、电压电流闭环控制器和脉冲宽度调制器；

所述虚拟同步电机控制器，用于根据其输入的电网调度指令或最大功率点跟踪指令P₀，无功功率指令Q₀、有功功率P和无功功率Q、电压幅值V和电网角频率ω_g，生成电压幅值指令E和功角ψ；

所述电压电流闭环控制器，用于根据其输入的输出电压V_abc、电感电流I_abc、电压幅值指令E和功角ψ，生成电压电流闭环控制器调制波；

所述脉冲宽度调制器，用于根据其输入的电压电流闭环控制器输出的调制波，经脉冲宽度调制后，生成网侧变流器驱动脉冲；

用于根据其输入的电网调度指令或最大功率点跟踪指令P₀，无功功率指令Q₀、有功功率P和无功功率Q、电压幅值V和电网角频率ω_g，生成电压幅值指令E和功角ψ，包括：

按下式确定电压幅值指令E：

按下式确定功角ψ：

Ψ＝∫ω

其中，ω为网侧变流器控制单元的输出角频率，V₀为额定电压幅值；

按下式确定网侧变流器控制单元的输出角频率ω：

其中，P为有功功率，K_p为一次调频系数，J为惯性系数，D为阻尼系数，K为电压系数，s为拉普拉斯算子，ω₀为额定角频率，ω_g为电网角频率。