[发明专利]基于单一旋转角虚拟功率的虚拟同步发电机功率解耦方法

摘要

本发明涉及一种基于单一旋转角虚拟功率的虚拟同步发电机功率解耦方法，由于在虚拟功率变换中采用了固定的旋转角度，所以无需考虑逆变器输出阻抗的阻抗角，对输出阻抗的敏感度小，且设计简单，易于实现；利用虚拟同步发电机算法中固有的惯性结构解决固定旋转角度带来的弱解耦问题，保证了系统的动静态稳定性；本发明拥有控制精度高，跟踪效果好，可有效抑制功率振荡以及可以为电网提供阻尼支撑等优点，适合于太阳能发电、风力等新能源并网系统接入中低压微电网中。该方法能够在系统接入中低压微电网时，减弱逆变器输出功率的耦合程度，从而抑制输出功率的振荡，提高整个逆变器系统的动静态稳定性，并保证其安全可靠的运行。

主权项

1.一种基于单一旋转角虚拟功率的虚拟同步发电机功率解耦方法，直流电压源经过高频开关三相逆变器将直流变交流后，通过LC滤波器并入电网，其特征在于，将逆变器的输出功率通过坐标变换进行功率解耦，坐标变换的旋转角度固定与线路阻抗角无关，得到的虚拟有功功率P＇和虚拟无功功率Q＇；分别将虚拟有功功率P＇和虚拟无功功率Q＇作为输入功率送入虚拟同步发电机的有功环和无功环，其中无功环输出得到参考电压的幅值U_ref，，有功环输出得到参考电压的频率和相位ζ，进行三相电压合成后得到三相参考电压U_am、U_bm、U_cm；将三相参考电压变换为两相旋转坐标系下的电压U_md、U_mq；将三相静止坐标系下的滤波电容电压检测信号U_a、U_b、U_c变换成两相旋转坐标系下的电压U_d、U_q；将三相静止坐标系下的逆变器侧电流检测信号i_a、i_b、i_c变换成两相旋转坐标系下的电流i_d、i_q；将Ud与参考电压Umd进行比较，而后得到误差信号送入PI控制器，PI控制器的输出作为逆变器侧电流的参考信号，通过与id比较后将误差信号送入第一内环比例P控制器中；将Uq与参考电压Umq进行比较，而后得到误差信号送入PI控制器，PI控制器的输出作为逆变器侧电流的参考信号，通过与iq比较后将误差信号送入第二内环比例P控制器中；将两个内环比例P控制器的输出信号从两相旋转坐标系变换成三相静止坐标系下后，送入PWM模块；由PWM模块输出开关驱动信号，该信号经过驱动电路后控制逆变器开关管的接通与关断，进而控制并网逆变器系统的输出功率和入网电压的幅值和相位。