[发明专利]一种储能变流器的虚拟同步发电机控制方法及控制装置

权利要求书

1.一种储能变流器的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将虚拟同步发电机的实际输出频率ω反馈到虚拟调速器模块，经过下垂控制输出虚拟转子的实际输出有功功率指令值P_m；

其中，实际输出频率ω为步骤S2的反馈值，初始时刻，实际输出频率ω为0，运行中，实际输出频率ω为步骤S2的虚拟转子的实际反馈值；

S2、将步骤S1得到的实际输出有功功率指令值P_m反馈到虚拟转子模块，虚拟转子模块输出虚拟同步发电机的实际输出频率ω，将实际输出频率ω积分后得到电压相位θ；

所述实际输出频率ω的计算公式如下：

其中，P_e为实际输出有功功率，P_d为阻尼功率，Jω_s为虚拟角动量，ω_s为额定输出频率；

步骤S2中电压相位θ的计算公式如下：

所述阻尼功率P_d的稳态值为零，当实际输出频率不等于额定输出频率时，P_d在动态过程中为跟随频率变化的非零值，阻尼功率P_d的计算公式如下：

其中，ω_d为频率偏差补偿量，Δω为转速偏差，D为阻尼系数，k_pd和k_id分别为阻尼控制的PI参数；

S3、将虚拟同步发电机的实际输出无功功率Q反馈到虚拟励磁控制器模块，经过下垂控制输出虚拟内电势的d轴分量E；

S4、将虚拟内电势的d轴分量E输入至虚拟定子模块，经过虚拟阻抗控制输出q轴电压指令u_qref和d轴电压指令u_dref；

S5、将步骤S2得到的电压相位θ，以及步骤S4得到的d轴电压指令u_dref和q轴电压指令u_qref输入至电压电流内环模块，经过电压电流双闭环控制输出d轴和q轴的调制波电压，将调制波电压进行Park-Clark反变换和PWM调制环节输出开关信号，进而控制储能变流器。

2.根据权利要求1所述储能变流器的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述步骤S1中实际输出有功功率指令值P_m的计算公式如下：

P_m＝P_ref+k_ω(ω_s-ω)

其中，k_ω为有功下垂系数，P_ref为额定有功功率指令。

3.根据权利要求1所述储能变流器的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述步骤S3中虚拟内电势的d轴分量E的计算公式如下：

E＝E_ref+k_q(Q_ref-Q)

其中，Q_ref为额定无功功率指令值，Q为实际输出无功功率，k_q为无功下垂系数，E_ref为额定输出电压指令值。

4.根据权利要求3所述储能变流器的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述步骤S4中q轴电压指令u_qref和d轴电压指令u_dref的计算公式如下：

其中，R_v和X_v为虚拟电阻和虚拟电抗，i_q为实际q轴电流，i_d为实际d轴电流。

5.根据权利要求4所述储能变流器的虚拟同步发电机控制方法，其特征在于，所述步骤S5中d轴和q轴的调制波电压的计算公式如下：

其中，u_modd和u_modq为d轴调制波电压和q轴调制波电压，i_dref和i_qref为d轴电流指令和q轴电流指令，k_pi和k_ii分别为电流内环的PI参数。

6.一种用于实现权利要求1-5任一项所述储能变流器的虚拟同步发电机控制方法的控制装置，其特征在于，包括虚拟调速器模块、虚拟转子模块、虚拟励磁控制器模块、虚拟定子模块、电压电流双闭环控制模块；

虚拟调速器模块，用于对虚拟转子模块反馈的实际输出频率ω进行下垂控制，并输出实际输出有功功率指令值P_m；

虚拟转子模块，用于根据虚拟调速器模块反馈的实际输出有功功率指令值P_m，输出电压相位θ；

虚拟励磁控制器模块，用于对接收的实际输出无功功率Q进行下垂控制，并输出虚拟内电势的d轴分量E；

虚拟定子模块，用于对虚拟内电势的d轴分量E进行虚拟阻抗控制，并输出q轴电压指令u_qref和d轴电压指令u_dref；

电压电流内环模块，用于对q轴电压指令u_qref和d轴电压指令u_dref进行电压电流双闭环控制，并输出d轴和q轴的调制波电压。