[实用新型]一种基于自抗扰控制的虚拟同步机

说明书

本实用新型公开了一种基于自抗扰控制的虚拟同步机，包括有虚拟同步机控制模块和电气主电路模块，还包括有电流自抗扰模块、电压自抗扰模块，检测控制模块，电流自抗扰模块的输入端连接虚拟同步机控制模块的有功给定值输入端，电流自抗扰模块的电流信号输出端连接检测控制模块的第一加法器，电压自抗扰模块的输入端连接虚拟同步机控制模块的无功给定值输入端，电压自抗扰模块的输出端连接检测控制模块的第二加法器，电气主电路模块连接虚拟同步机控制模块。本实用新型利用自抗扰技术来减小对主电路中电感、电容的误差、以及电压、电流测量装置的误差，从而控制虚拟同步机系统的扰动为零。

技术领域

本发明属于虚拟同步机技术领域，尤其涉及一种基于自抗扰控制的虚拟同步机。

背景技术

随着全球范围内的能源问题日益突出和环境压力不断增大，人们的焦点从传统发电技术领域转移到了新能源领域、分布式发电技术、微电网技术上，分布式电源在电力系统中的渗透率不断提升。分布式发电的输出大多为直流电，需要通过并网逆变器接入配电网。常规的分布式并网发电控制较多采用电力电子并网逆变器模式，该模式响应速度非常快，转动惯量微乎其微，无法参与电网调节，不能保证电网稳定。为了解决分布式发电系统的稳定性问题，人们提出虚拟同步发电机(VirtualSynchronous Generator)控制技术，已有的虚拟同步机装置如图1所示，该装置由该装置由虚拟同步机控制模块2，由电流检测模块501和幅值检测模块502构成的检测控制模块5和电气主电路模块4组成。

虚拟同步机控制模块2由摇摆方程201、虚拟同步机相位产生模块202、正余弦信号产生模块203、电压下垂控制及虚拟同步机无功功率产生模块204、虚拟同步机电磁转矩Te和反电动势e和无功功率Q产生模块205、PWM发生器模块206构成，其中摇摆方程201里的机械转矩Tm产生模块201-1接收有功给定值乘以磁极对数p再除以(角度的导数，即角速度)，得到机械转矩Tm再接入到减法器201-2，减去电磁转矩Te再减去经过模块201-4除以虚拟转矩J再积分可得到虚拟同步机的角速度θ；虚拟同步机相位产生模块202接收模块201-4产生的虚拟同步机的角速度再通过积分环节202-1产生虚拟同步机的相角θ，虚拟同步机的相角θ一方面反馈到复位模块与锁相环PLL202-3检测到的电网的相角θg共同作用产生复位信号再作用于积分环节202-1，从而可以让虚拟同步机产生的相角与电网的相角无限接近，直至相等，达到跟踪电网相角的目的；另一方面虚拟同步机产生的相角将被作用于正余弦信号产生模块203的正弦信号发生器203-1和余弦信号发生器203-2分别产生sinθ和cosθ信号；另外锁相环PLL产生的另一个参考角频率θr作用于减法器201-5从而参与摇摆方程201的构造。幅值检测模块502接收来自于电气主电路4的电压，检测出幅值V_o2,经过减法器204-4将Vr与V_o2作差，再将做差的结果乘以无功下垂系数Dp，再接入减法器204-1，减法器204-1用无功给定值加上无功下垂调节的无功减去虚拟同步机产生的无功功率Q的结果，再接入到模块204-2除以无功调节系数k再积分即可得到励磁磁场Mf、If。