[发明专利]基于虚拟同步发电机的串补电网谐振抑制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟同步发电机的串补电网谐振抑制方法，应用该抑制方法的虚拟同步发电机的拓扑结构包括直流侧电源、直流侧滤波电容C_in、并网逆变器、LC滤波器、串补电路和电网；所述直流侧电源与直流侧滤波电容C_in并联，直流侧滤波电容C_in与并网逆变器并联，并网逆变器输出经过LC滤波器进行滤波后经过串补电容和线路电感接入电网；

其特征在于，本控制方法的步骤如下：

步骤1，将LC滤波器中的电容和电感分别记为逆变器侧滤波电容和逆变器侧滤波电感，采样逆变器侧滤波电容相电压U_a,U_b,U_c，采样逆变器的逆变器侧滤波电感相电流I_a,I_b,I_c；

步骤2，根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容相电压U_a,U_b,U_c，通过三相电压到两相静止坐标系电压变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β；根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感相电流I_a,I_b,I_c，通过三相电流到两相静止坐标系电流变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_α,I_β；

所述输出三相电压到两相静止坐标系电压变换公式为：

所述输出三相电流到两相静止坐标系电流变换公式为：

步骤3，根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β和静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_α,I_β，通过功率计算公式得到逆变器输出有功功率P和逆变器输出无功功率Q；

所述功率计算公式为：

P＝U_αI_α+U_βI_β

Q＝U_βI_α-U_αI_β

步骤4，根据步骤2得到的逆变器静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β，通过两相静止坐标系到两相旋转坐标系公式得到逆变器侧滤波电容电压dq轴分量U_q，U_d，通过单同步坐标系锁相环锁相公式得到电容电压相角θ”，其中q轴为无功轴，d轴为有功轴；

所述两相静止坐标系到两相旋转坐标系公式为：

U_d＝cosθ'×U_α+sinθ'×U_β

U_q＝-sinθ'×U_α+cosθ'×U_β

所述q轴电压锁相公式为：

其中，θ'是上一个周期电容电压相角，k_{p_spll}是单同步坐标系锁相环比例调节器系数，k_{i_spll}为单同步坐标系锁相环积分调节器系数，s为拉普拉斯算子；

步骤5，根据步骤3计算出的逆变器输出有功功率P，通过有功功率环计算公式得到虚拟同步发电机调制角度θ；根据步骤3计算出的逆变器输出无功功率Q和步骤4计算出的逆变器侧滤波电容电压d轴分量U_d，通过无功功率环计算公式得到虚拟同步发电机调制电压幅值U_ref；

所述有功功率环计算公式为：

所述无功功率环计算公式为：

其中P_ref为有功功率参考值，ω₀为基波角频率，D_p为有功阻尼系数，J为虚拟转动惯量，U_{d_ref}为逆变器侧滤波电容电压d轴参考电压，Q_set为无功功率参考值，D_q是无功自拟系数，K为无功惯性系数；

步骤6，先根据步骤5得到的虚拟同步发电机调制电压幅值U_ref和虚拟同步发电机调制角度θ，通过VSG调制波计算公式得到虚拟同步发电机a、b、c相初始调制电压U_{a_ref}'，U_{b_ref}'，U_{c_ref}'，再根据虚拟同步发电机a、b、c相初始调制电压U_{a_ref}'，U_{b_ref}'，U_{c_ref}'和步骤1得到的逆变器侧滤波电感相电流I_a,I_b,I_c，通过虚拟电阻公式得到虚拟同步发电机a、b、c相调制电压U_{a_ref}，U_{b_ref}，U_{c_ref}；

所述VSG调制波计算公式为：

U_{a_ref}'＝U_ref×cos(θ)

所述虚拟电阻公式为：

U_{a_ref}＝U_{a_ref}’-I_a×R_virtual

U_{b_ref}＝U_{b_ref}’-I_b×R_virtual

U_{c_ref}＝U_{c_ref}’-I_c×R_virtual

其中，R_virtual为虚拟电阻阻值；

步骤7，将步骤6计算得到的a、b、c相调制电压U_{a_ref}，U_{b_ref}，U_{c_ref}经过调制发波控制逆变器开关管的通断，从而使得电能逆变到交流侧。