[发明专利]基于相角差扰动的虚拟同步发电机预同步控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于消除相角差扰动的虚拟同步发电机预同步控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：VSG预同步阶段开始时，将通过PLL锁相环模块得到的网端和逆变器端电压相角信号相减通入相角差区域判断模块；

S2：同时将S1相角差信号通入相角差调制模块；

S3：将S1中相角差区域判断模块和S2相角差调制模块得到的信号相乘得到相角差调制信号，并通入线性逼近调制单元得到频率补偿信号；

所述频率补偿信号为：

θ_vsg和θ_g分别为VSG输出电压和网端电压相角；

S4：将S3得到频率补偿信号附加在VSG有功环输出频率信号上；

S5：频率和电压的同步分别通过频率调节器和电压调节器附加在有功和无功下垂控制环；

S6：当VSG输出电压幅值、频率和相角信号满足并网合闸运行要求时，分别切除电压调节器、频率调节器和相角调节器，VSG以并网模式运行；

S1中相角差区域判断模块输出相角差调制模块的正负符号，具体判断准则分为两部分，其中相角差大于零输出1，反之输出-1；相角差的绝对值小于π输出1，反之输出-1，接着将两部分相乘得到相角差区域判断模块的输出信号；

S2中所述相角差调制模块，根据三角函数周期性的特点，将跳变的相角差信号调制为连续信号“1-cosΔθ”，其中Δθ为网端和逆变器端的输出相角差信号，该调制信号具有非负性特点；

S3中所述线性逼近调制单元包括比例调节器k_c以及线性时间函数f(t)，其中f(t)是以t为变量的线性单调递增函数，具体函数按照实际系统要求的调节精度和调节时间要求设定，用于调节频率补偿信号的幅值并解决相角差变小时较小的调制信号没法满足预同步相角精度的问题。

2.根据权利要求1所述的一种基于消除相角差扰动的虚拟同步发电机预同步控制方法，其特征在于，S5中所述频率调节器和电压调节器皆为积分调节器。

3.一种基于消除相角差扰动的虚拟同步发电机预同步控制系统，其特征在于，所述系统包括：

主电网、断路器、分布式电源、三相全桥逆变器、滤波器、VSG控制算法模块、SVPWM调制模块、锁相环PLL模块、预同步判断模块；

其中由分布式电源、三相全桥逆变器、滤波器、断路器、主电网分别相连构成所述系统的主电路；锁相环PLL模块为系统提供网端和逆变器端角频率和相角信号；预同步判断模块检测VSG控制算法下的逆变器输出信号是否满足合闸并网要求；SVPWM模块输入端与VSG控制算法模块相连，输出端作为三相全桥逆变器开关信号；

所述VSG控制算法模块包括瞬时功率计算模块、有功控制环、无功控制环、频率调节器、电压调节器、相角调节器、调制波合成模块；所述瞬时功率计算模块用于计算逆变器端输出瞬时功率，输出端与有功、无功控制环相连接；有功、无功控制环的输出端与调制波合成模块相连，合成调制信号；频率调节器、电压调节器分别与有功控制环、无功下垂控制环相并联；

所述相角调节器包括区域判断模块、相角差调制模块、线性逼近调制单元，输入端为锁相环PLL模块输出的两个相角信号，相减后分别通入区域判断模块和相角差调制模块；区域判断模块和相角差调制模块输出信号相乘后通入线性逼近调制单元，得到频率补偿信号Δω，Δω与有功控制环输出频率信号相累加；

所述区域判断模块输出相角差调制模块的正负符号，具体判断准则分为两部分，其中相角差大于零输出1，反之输出-1；相角差的绝对值小于π输出1，反之输出-1，接着将两部分相乘得到相角差区域判断模块的输出信号；

所述相角差调制模块，根据三角函数周期性的特点，将跳变的相角差信号调制为连续信号“1-cosΔθ”，其中Δθ为网端和逆变器端的输出相角差信号，该调制信号具有非负性特点；

所述线性逼近调制单元包括比例调节器k_c以及线性时间函数f(t)，其中f(t)是以t为变量的线性单调递增函数，具体函数按照实际系统要求的调节精度和调节时间要求设定，用于调节频率补偿信号的幅值并解决相角差变小时较小的调制信号没法满足预同步相角精度的问题；

所述频率补偿信号为：

θ_vsg和θ_g分别为VSG输出电压和网端电压相角。