[发明专利]一种兼具谐波补偿的负荷虚拟同步机控制装置及方法

权利要求书

1.一种兼具谐波补偿的负荷虚拟同步机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采样负荷虚拟同步机直流侧的电压U_dc，网侧三相电流i_a、i_b和i_c和网侧三相电压u_ab、u_bc、u_ac；

2)由三相线电压u_ab、u_bc计算三相相电压u_a、u_b和u_c；

3)由网侧三相电流i_a、i_b和i_c、网侧三相相电压u_a、u_b和u_c和瞬时功率理论，计算瞬时有功功率P_e、无功功率Q_e和网侧电压峰值V_peak；

4)由瞬时有功功率P_e计算负荷虚拟同步机的电磁转矩T_e计算公式为T_e＝P_e/ω_n，其中，ω_n表示电网同步角速度；

5)对直流侧电压U_dc进行PI控制，得到负荷虚拟同步机的机械转矩T_set，T_set＝(K_dcp+K_dci/s)(U_dc^*-U_dc)，其中，K_dcp直流侧电压的PI控制器的比例系数，K_dci表示PI控制器的积分系数；s表示拉普拉斯算子，s＝jω₀，j表示虚部单位；U_dc^*表示直流侧电压给定值；T_set表示负荷虚拟同步机的机械转矩；

6)由T_set计算负荷虚拟同步机的相角其中，D_p表示阻尼系数；T_set表示负荷虚拟同步机的机械转矩；

7)由网侧电压峰值V_peak和无功功率Q_e求出负荷虚拟同步机的输出电压幅值E_m，E_m＝(D_q(U_n-V_peak)+Q_set-Q_e)/(Ks)；其中，E_m表示负荷虚拟同步机的输出电压幅值；D_q表示无功-电压下垂系数；U_n表示负荷虚拟同步机的极端电压幅值额定值；K为励磁调节系数；Q_set表示负荷虚拟同步机的无功指令值；Q_e表示负荷虚拟同步机的无功功率；

8)从网侧电流i_a、i_b和i_c，提取谐波含量i_ah、i_bh和i_ch；

9)由负荷虚拟同步机的电压幅值和相角，计算负荷虚拟同步机内环电压的指令值

10)根据负荷虚拟同步机的电压指令值和三相电流谐波瞬时值，计算电流指令的给定值

11)根据电流指令的给定值、三相电流的采样值，做无差拍控制得到占空比ΔT为开关周期；L为滤波电感；d_A(k+1)，d_B(k+1)和d_C(k+1)表示当前控制周期下的占空比指令；U_dc为直流侧的电压；u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)指的是存储的上一控制周期下的采样电压；i_a*(k+1)、i_b*(k+1)和i_c*(k+1)是指当前控制周期的电流指令的给定值；i_a(k)、i_b(k)和i_c(k)为储存的上一控制周期的电流信号；

12)根据占空比，控制负荷虚拟同步机中开关管的开断。

2.根据权利要求1所述的兼具谐波补偿的负荷虚拟同步机控制方法，其特征在于，步骤8)的具体实现过程为：将i_a、i_b和i_c通过park变换，得到dq旋转坐标系下的分量i_d和i_q；i_d、i_q经LPF滤波后得到其基波分量i_df和i_df，最后将i_df和i_qf求逆park变换得三相电流信号的基波分量i_af、i_bf和i_cf；将检测到的三相电流信号减去基波电流信号得到谐波电流信号i_ah、i_bh和i_ch。