[发明专利]一种虚拟同步机的功率解耦控制方法、装置及系统

权利要求书

1.一种虚拟同步机的功率解耦控制方法，其特征在于，包括：

(1)在所述虚拟同步机的输出端至并网点间的线路上引入虚拟阻抗后，计算计及所述虚拟阻抗的虚拟输出电压参考值V_c′和虚拟功角θ′；

(2)从所述虚拟输出电压参考值V_c′中减去所述虚拟阻抗所引起的d轴压降Δv_{zv_d}，得到d轴电压参考值并设置q轴电压参考值为

(3)对所述d轴电压参考值和所述q轴电压参考值进行电压电流双环控制，得到d轴调制电压矢量V_d^*和q轴调制电压矢量V_q^*；

(4)根据所述虚拟功角θ′对所述d轴调制电压矢量V_d^*和q轴调制电压矢量V_q^*进行空间矢量脉宽调制，得到用于控制所述并网逆变器中开关器件的开关信号，并输入至所述并网逆变器，实现功率解耦控制。

2.如权利要求1所述的虚拟同步机的功率解耦控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗的电阻分量ε_v满足|ε_v|≤r_g；

并且，在高R/X比工况下，ε_v＜0，在低R/X比工况下，ε_v＞0；

其中，r_g表示线路阻抗；高R/X比工况下，线路阻抗的电阻分量与电感分量的比值大于预设阈值，低R/X比工况下，线路阻抗的电阻分量与电感分量的比值不大于预设阈值。

3.如权利要求2所述的虚拟同步机的功率解耦控制方法，其特征在于，θ′＝θ；

其中，θ表示引入所述虚拟阻抗前的功角。

4.如权利要求1任一项所述的虚拟同步机的功率解耦控制方法，其特征在于，计算计及所述虚拟阻抗的虚拟输出电压参考值V_c′，包括：

获取所述虚拟同步机的三相输出电压V_{c_abc}、三相网侧电感电流i_{o_abc}、三相逆变器侧电感电流i_{l_abc}，并利用所述虚拟功角θ′对所获取的电压和电流进行派克变换，得到d轴输出电压V_cd和q轴电压V_cq，以及d轴网侧电感电流i_od和q轴网侧电感电流i_oq；

按照计算所述虚拟同步机输出的有功功率P_vsg和无功功率Q_vsg；

利用所述虚拟同步机的惯性-阻尼控制环节对所述虚拟同步机的输出无功功率参考值Q_ref与输出无功功率Q_vsg的差值进行控制，得到控制量V_ctrl；

将所述虚拟同步机的输出电压额定值V_cn与所述控制量V_ctrl相加，得到所述虚拟输出电压参考值V_c′。

5.如权利要求1～4任一项所述的虚拟同步机的功率解耦控制方法，其特征在于，还包括：

建立所述虚拟同步机的小信号模型如下：

其中，

ΔP_vsg、ΔQ_vsg、Δθ'和ΔV′_c分别表示所述虚拟同步机输出的有功功率P_vsg、无功功率Q_vsg、虚拟功角θ′和虚拟输出电压参考值V_c′的变化量；V′_c0和θ′₀分别表示虚拟输出电压参考值V_c′和虚拟功角θ′的初始值；ε_v表示虚拟阻抗的电阻分量，r_g和x_g分别表示线路电阻和线路电感，V_g表示电网电压；z_g表示线路阻抗，θ_zg表示对应的线路阻抗角；z_t表示计及所述虚拟阻抗的等效线路阻抗，θ_zt表示对应的等效线路阻抗角。