[发明专利]三相四线制虚拟同步发电机的不对称故障穿越系统及方法

说明书

本申请公开了一种三相四线制虚拟同步发电机的不对称故障穿越系统及方法，当电网发生不对称故障时，通过采集模块获取电网的公共耦合点电压，故障类型检测模块根据公共耦合点电压检测出其对应的相是否发生故障，以及故障相的故障类型，同时内电势选择模块根据故障类型计算虚拟阻抗值，使得虚拟阻抗模块根据虚拟阻抗值对故障相加入虚拟阻抗对故障相进行限流，直至故障相恢复正常后去除虚拟阻抗；若该相没有发生故障，通过虚拟同步控制模块加入惯性环节以及阻尼环节，使得该相保持稳定。解决现有了的三相三线制VSG技术在工程实际中对控制器要求高，在大功率系统中实现难度大的技术问题。

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种三相四线制虚拟同步发电机的不对称故障穿越系统及方法。

背景技术

在目前的研究中，分布式清洁能源大多以微电网的形式来接入大电网中，微电网是一种由分布式微源、储能系统、变流器、负荷等结合在一起的小型发配电系统，可以实现内部的自我管理和控制。微电网主要有两种运行模式：并入大电网的并网模式和脱离大电网的孤岛模式，其中并网模式需要通过并网逆变器并入电网；而根据控制环中主要控制量的差异，可以将并网逆变器的控制方式分为电流型控制和电压型控制，然而这两种控制方式由于响应速度快、转动惯量小，容易受负荷波动或短路故障等电网波动的影响，相关学者基于同步发电机的电磁方程和机械方程提出了虚拟同步发电机(Virtual SynchronousGenerator,VSG)，通过虚拟同步发电机具有较强的惯性和阻尼的特点来提高微电网稳定性。

但是，当电网发生不对称故障时，电网侧的电压会发生不对称跌落，VSG由于惯性其输出电压无法发生突变，从而会导致在线路上产生很大的冲击电流，此时，若VSG不脱网运行，很可能烧毁电力电子器件，甚至影响系统稳定运行。而若VSG脱离大电网则会使得分布式微源利用效率低。因此在工程应用中要求逆变器具备故障穿越能力，在电网短暂故障期间仍能保持并网状态，同时为电网提供功率支撑。

目前，当电网发生不对称故障时，主要通过三相三线制VSG将虚拟同步控制切换为电流型控制来抑制冲击电流，但是这些策略在工程实际中对控制器要求高，在大功率系统中实现难度大。

发明内容

本申请实施例提供了一种三相四线制虚拟同步发电机的不对称故障穿越系统及方法，用于解决现有的三相三线制VSG技术在工程实际中对控制器要求高，在大功率系统中实现难度大的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种三相四线制虚拟同步发电机的不对称故障穿越系统，所述系统包括：

虚拟同步控制模块、采样模块、故障类型检测模块、虚拟阻抗模块、内电势选择模块；

所述采样模块的第一端均与电网的三相相连，第二端分别与所述虚拟同步控制模块和所述故障类型检测模块的第一端相连；所述虚拟同步控制模块和所述故障类型检测模块的第二端均与所述内电势选择模块的第一端相连；所述内电势选择模块的第一端与所述虚拟阻抗模块的第一端相连，所述虚拟阻抗模块的第二端与所述故障类型检测模块的第二端相连；所述电网为三相四线制电网；

所述采样模块用于：当所述电网发生不对称故障时，获取所述电网的公共耦合点电压，并发送所述公共耦合点电压至所述故障类型检测模块；

所述故障类型检测模块用于：根据所述公共耦合点电压判断对应的相是否发生故障，若是并检测出故障相的故障类型，并发送所述故障类型到所述内电势选择模块，所述故障类型包括：单相接地故障、两相接地故障和两相短路故障，否则，发送请求指令给所述内电势选择模块；

所述内电势选择模块用于：根据所述故障类型确定虚拟阻抗值，并发送虚拟阻抗值的指令给所述虚拟阻抗模块；或将所述请求指令转发至所述虚拟同步控制模块；

所述虚拟阻抗模块用于：根据所述虚拟阻抗值的指令对所述故障相加入虚拟阻抗使得所述故障相进行限流后，并触发所述故障类型检测模块，直至所述故障相恢复正常后去除所述虚拟阻抗；