[发明专利]基于自抗扰电流控制的虚拟同步机控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于自抗扰电流控制的虚拟同步机控制方法及系统，将电流控制器指令值isubgt;dref/subgt;、isubgt;qref/subgt;和逆变器输出流实际值isubgt;d/subgt;、isubgt;q/subgt;引入线性自抗扰电流控制器，得到dq轴的调制波信号csubgt;d/subgt;、csubgt;q/subgt;；将dq轴的调制波信号csubgt;d/subgt;、csubgt;q/subgt;进行反坐标变换，然后叠加电网电压前馈环节的输出，得到PWM调制波信号。对PWM调制波信号msubgt;a/subgt;进行PWM调制，得到逆变开关管的占空比信号，经三相并网逆变器的驱动保护电路，控制逆变电路开关管的开通与关断。本发明通过在虚拟同步机电流环应用自抗扰控制，有效提高了系统的抗干扰能力，降低了电网强度和功率变化对系统稳定性的影响，增强了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及逆变器并网控制领域，特别是一种基于自抗扰电流控制的虚拟同步机控制方法及系统。

背景技术

随着人类对电力的需求日益增大，为了实现能源利用的可持续发展，太阳能、风能等可再生能源接入电网的数量占比越来越大，并网逆变器作为可再生能源发电系统并网的关键接口，在保证可靠的能量传输的同时，还要同时提供电压和频率支撑。但是在可再生能源渗透率不断增加的情况下，传统的逆变器控制方式由于转动惯量较低，弱电网下稳定性差，不能满足现阶段的技术需求。因此，为了模仿同步电机的惯量特性，虚拟同步机的概念被提出，并得到了研究人员的深入研究。根据不同的控制方法，虚拟同步机可以分为电压控制型和电流控制型两种，都有为电网提供电压和频率支撑的能力，电流控制型虚拟同步机由于PQ双回路控制器的快速响应能力，逆变器输出功率可以快速调整到参考值。为了解决电压控制型虚拟同步机在并网运行中的一些问题，已经有很多文献进行了研究，但是针对电流控制型虚拟同步机的研究较少，而且现有的电流控制型虚拟同步机控制方法(例如CN108649615A)，在弱电网和输出功率变化情况下，存在适应性较差的问题，这限制了电流控制性虚拟同步机的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于自抗扰电流控制的虚拟同步机控制方法及系统，提高传统虚拟同步机在弱电网和功率变化情况下的适应能力，增强并网逆变器的抗扰性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于自抗扰电流控制的虚拟同步机控制方法，包括以下步骤：

S1、利用下式计算dq轴的调制波信号c_d、c_q，其频域表达式为：其中，B₀和K_p为控制器增益；ω₀为线性扩张状态观测器带宽；i_dref(s)、i_qref(s)分别为将实际电压参考值与实际角频率参考值分别进行有功功率和无功功率控制得到的电流控制器指令值；i_d(s)、i_q(s)分别为虚拟同步机逆变器输出电流值；

S2、对dq轴的调制波信号c_d(s)、c_q(s)进行反坐标变换，将反坐标变换的结果与逆变器交流侧公共点PCC三相电压u_a、u_b、u_c经电网电压前馈环节的输出叠加，得到PWM调制波信号；

S3、对PWM调制波信号进行PWM调制，得到逆变器开关管的占空比信号，经逆变器的驱动保护电路，控制逆变器开关管的开通与关断。

本发明在虚拟同步机电流环应用自抗扰控制计算调制波信号，有效提高了系统的抗干扰能力，降低了电网强度和功率变化对系统稳定性的影响，与传统电流控制型虚拟同步机相比，弱电网下的稳定性得到了提高，增强了系统稳定性，确保了可再生能源发电系统的供电可靠性。

i_dref(s)、i_qref(s)的具体获取过程包括：