[发明专利]基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定虚拟同步机的拓扑；

S2、确定虚拟同步机的基本控制策略，所述虚拟同步机的基本控制策略包括内部虚拟同步机的控制策略及直流接口的控制策略；

S3、以虚拟同步机的拓扑及虚拟同步机的基本控制策略为基础先进行低电压穿越检测；

S4、根据低电压穿越检测结果确定功率指令变更策略及判断是否进行闭锁下垂控制；

S5、并网点电压波动时电流环输入限幅。

2.如权利要求1所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，所述虚拟同步机的拓扑从电网到直流接口，依次经过LC滤波电路、三相全桥双向DC-AC变流器、直流电容和双向DC-DC变流器。

3.如权利要求2所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，所述内部虚拟同步机的控制策略包括DC-AC变流器的控制方法，所述DC-AC变流器的控制方法包括根据电机的转子惯性及阻尼特性构建虚拟同步机控制策略中的有功控制环节，得出其二阶数学模型：

其中，P_m为有功功率参考值，P_e为虚拟同步机实际吸收有功功率，δ为虚拟同步机的功角，ω_n为额定角频率，Δω为虚拟同步机角频率相对于ω_n的偏差，J为转动惯量，D为阻尼系数；

根据电机的励磁调节特性构建虚拟同步机控制策略中的无功控制环节，得出其数学模型：

其中，Q_m为无功功率参考值，Q_e为虚拟同步机实际吸收的无功功率，U_n为额定电压有效值，E为虚拟内电势，ΔE为E相对于U_n的偏差，K为无功功率积分系数。

4.如权利要求2所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，所述直流接口的控制策略包括所述双向DC-DC变流器采用电压电流双闭环PI控制方法。

5.如权利要求1所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S3中，所述低电压穿越检测包括取电网电压正序分量幅值作为低电压穿越检测的比较量，当时，启动低电压穿越标志信号：Son＝1，虚拟同步机进入低电压穿越模式；当时，S_on＝0，处于低电压穿越的备用状态，可由下式计算：

其中，U_d+为dq坐标系中d轴电压，U_q+为dq坐标系中q轴电压。

6.如权利要求1所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，所述功率指令变更策略包括通过对电网电压正序分量幅值的检测并与给定值进行比较，确定在不同偏离情况下进入不同的低电压穿越模式。

7.如权利要求1所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，所述闭锁下垂控制包括设置无功功率指令变更开关S₁，有功功率指令变更开关S₂和下垂控制开关S₃，其中开关S₁、S₂、S₃受S_on控制，若S_on＝0，开关的位置均为0位置，功率指令与下垂控制均处于正常模式；若S_on＝1，开关S₁、S₂、S₃均处于位置1，完成功率指令及下垂控制的闭锁。

8.如权利要求1所述的基于虚拟同步机低电压穿越的控制方法，其特征在于：在步骤S5中，所述并网点电压波动时电流环输入限幅为：

其中，I_max为开关器件最大连续电流，i_q+为dq坐标系中的q轴电流，i_d+为dq坐标系中的d轴电流。