[实用新型]一种虚拟同步发电机

说明书

本实用新型公开了一种虚拟同步发电机，包括直流电源、三电平逆变桥及驱动电路、阻尼电路、锁相环电路、主控制器和脉冲信号发生器，所述锁相环电路将三相交流电的相位信号锁相后发给脉冲信号发生器；所述主控制器根据所述三相交流电的电压信号和电流信号，对照并网的有功与无功要求，输出控制信号给脉冲信号发生器；所述脉冲信号发生器根据所述相位信号和控制信号，产生12路PWM脉冲，所述PWM脉冲用于驱动所述三电平逆变桥，产生三相交流电。本实用新型提供一种虚拟同步发电机，采用三电平逆变桥，通过模拟同步发电机的本体模型、有功调频以及无功调压等特性，使构建的虚拟同步发电机从运行机制和外特性上都可与传统同步发电机一致。

技术领域

本实用新型涉供太阳能光伏发电领域，尤其涉及一种虚拟同步发电机。

背景技术

近年来，随着新能源技术的快速发展，在太阳能光伏发电中，直流侧配置储能单元，将光伏和储能单元看作一个整体，对其中的逆变器采用虚拟同步电机控制技术，从而实现光伏发电友好的削峰填谷，能够有效提高分布式电源接入系统的频率稳定性，具有广阔的应用前景。

传统同步发电机的转动惯量是一个和其尺寸有关的物理量，通常随功率的增加而增大。然而，虚拟同步电机的虚拟惯性并非固定不变，而是与储能单元的配置密切相关，使得虚拟同步电机虚拟惯性的选择更加灵活。传统同步发电机中的阻尼主要取决于电机的类型和结构。同步发电机并网运行时，由于阻尼绕组的存在，会产生电磁阻尼。同样的，在虚拟同步电机中由于虚拟阻尼的引入，使得虚拟同步电机具备了实际同步电动机一样的阻尼功率振荡的能力。

与传统同步发电机相比，变流器因其快速的动态响应、较小的过载能力、低转动惯量和低短路容量等特性，需要进行优化设计，才能达到永磁同步发电机的效果。

而大电网中的同步发电机具有优良的惯性和阻尼特性，并能够参与电网电压和频率的调节，具有对电网天然友好的优势。因此，如果借鉴传统电力系统的运行经验和同步发电机的特性，则可以实现逆变器的友好接入，在很大程度上可以解决分布式电源并网所面临的诸多问题和挑战。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种虚拟同步发电机，通过模拟同步发电机的本体模型、有功调频以及无功调压等特性，使构建的虚拟同步发电机从运行机制和外特性上都可与传统同步发电机一致。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种虚拟同步发电机，包括

直流电源，所述直流电源为虚拟发电机的功率输入；

三电平逆变桥及驱动电路，所述三电平逆变桥及驱动电路的输入端和直流电源的输出端连接，用于模拟同步发电机发电产生的三相交流电；

阻尼电路，所述阻尼电路连接于三电平逆变桥及驱动电路和电网之间，用于滤波和储能；

锁相环电路，所述锁相环电路将三相交流电的相位信号锁相后发给脉冲信号发生器；

主控制器，所述主控制器根据所述三相交流电的电压信号和电流信号，对照并网的有功与无功要求，输出控制信号给脉冲信号发生器；

脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器根据所述相位信号和控制信号，产生12路PWM脉冲，所述PWM脉冲用于驱动所述三电平逆变桥，产生三相交流电。

进一步的，所述三电平逆变桥及驱动电路包括高速光耦、驱动管理芯片和三电平模块，所述三电平模块为中性点钳位的三电平逆变桥，所述高速光耦设置在所述PWM脉冲和驱动管理芯片之间，起电磁保护作用；所述驱动管理芯片用于驱动所述三电平模块。

进一步的，所述三电平模块是SK50MLI066；所述驱动管理芯片是IR2110。

进一步的，所述高速光耦是双通道高速光耦，所述双通道高速光耦是HCPL-2630。