一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法，采用双锁相锁幅环交叉耦合结构，直接控制变流器的输出电压与电网同步，从而控制变流器输出功率。本发明专利技术采用正序、负序锁相锁幅器实现同步控制器，能分别跟踪电网正、负序电压变化，在电网电压不对称时实现变流器与电网之间的同步。采用本发明专利技术的系统和方法可使变流器具有自发地对电网提供无延时的动态功率支撑的能力，并在电网不对称时消除变流器输出的负序电流、抑制有功功率和无功功率的波动，不仅能保持虚拟同步控制的优点，较好的稳定性及自发地为电网提无延时的动态功率支撑，而且还有效抑制电网电压不对称期间变流器输出的负序电流，保障变流器的安全、稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法
本专利技术属于电力电子
，更具体地，涉及一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术的快速发展，虚拟同步控制作为近年来新兴的变流器控制方法，以电网友好、动态支撑能力强等特点受到越来越多的关注。现阶段虚拟同步控制主要以采用有功功率实现变流器与电网同步的功率同步控制方法为代表，具有良好的动态性能，但采用功率同步在启动阶段需要辅助的控制使变流器与电网同期并网，致使启动阶段控制结构复杂且需控制器切换。另外，当电网电压不对称特别是长期不对称时，由于变流器的滤波电抗器通常较小，负序电压引起的负序电流较大，会引起变流器过流甚至会损毁，因此提高变流器并网设备的可靠性和故障穿越能力，需消除负序电压对变流器的影响，使得变流器不间断运行，持续为电网提供所需的动态支撑。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法，旨在解决电网电压不对称时基于虚拟同步控制的并网变流器无法抑制负序电流的问题。本专利技术提供了一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统，其特征在于，包括同步控制器(1)、功率控制器(2)和瞬时功率计算器(3)；所述瞬时功率计算器(3)的第一输入端用于接收电网电压vgabc，所述瞬时功率计算器(3)的第二输入端用于接收电网电流igabc，根据所述电网电压vgabc和所述电网电流igabc获得瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q；所述功率控制器(2)的第一输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第一输出端连接，所述功率控制器(2)的第二输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第二输出端连接，所述功率控制器(2)的第三输入端用于接收变流器的有功功率参考值Pref，所述功率控制器(2)的第四输入端用于接收变...

【技术特征摘要】
1.一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统，其特征在于，包括同步控制器(1)、功率控制器(2)和瞬时功率计算器(3)；所述瞬时功率计算器(3)的第一输入端用于接收电网电压vgabc，所述瞬时功率计算器(3)的第二输入端用于接收电网电流igabc，根据所述电网电压vgabc和所述电网电流igabc获得瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q；所述功率控制器(2)的第一输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第一输出端连接，所述功率控制器(2)的第二输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第二输出端连接，所述功率控制器(2)的第三输入端用于接收变流器的有功功率参考值Pref，所述功率控制器(2)的第四输入端用于接收变流器的无功功率参考值Qref，根据所述瞬时有功功率P、所述瞬时无功功率Q、所述有功功率参考值Pref和所述无功功率参考值Qref获得正序电压d轴参考值正序电压q轴参考值负序电压d轴参考值负序电压q轴参考值所述同步控制器(1)的第一输入端连接至所述功率控制器(2)的第一输出端，所述同步控制器(1)的第二输入端连接至所述功率控制器(2)的第二输出端，所述同步控制器(1)的第三输入端连接至所述功率控制器(2)的第三输出端，所述同步控制器(1)的第四输入端连接至所述功率控制器(2)的第四输出端，所述同步控制器(1)的第五输入端用于接收所述电网电压vgabc，所述同步控制器(1)的第六输入端用于接收直流母线电压Vdc，根据所述功率控制器(2)的输出、所述电网电压vgabc和所述直流母线电压Vdc获得用于驱动变流器的驱动信号Sabc；所述同步控制器(1)包括CLARKE变换器(11)、第一锁相锁幅器(12)、第一坐标变换器(13)、第二锁相锁幅器(14)、第二坐标变换器(15)、第一前馈计算器(16)、第二前馈计算器(17)、PWM调制发生器(18)、第一加法器G1、第二加法器G2、第三加法器G3、第四加法器G4、第五加法器G5和第六加法器G6；所述第一锁相锁幅器(12)的第一输入端作为所述同步控制器(1)的第一输入端并接收正序电压d轴参考值所述第一锁相锁幅器(12)的第二输入端作为所述同步控制器(1)的第二输入端并接收正序电压q轴参考值所述第一锁相锁幅器(12)的第三输入端用于接收第三减法器G3输出电网正序电压α轴分量vgα1，所述第一锁相锁幅器(12)的第四输入端用于接收第四减法器G4输出电网正序电压β轴分量vgβ1；所述第一坐标变换器(13)的第一输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第一输出端，所述第一坐标变换器(13)的第二输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输出端；所述CLARKE变换器(11)的输入端作为所述同步控制器(1)的第五输入端并接收所述电网电压vgabc；所述第二锁相锁幅器(14)的第一输入端作为所述同步控制器(1)的第三输入端并接收负序电压d轴参考值所述第二锁相锁幅器(14)的第二输入端作为所述同步控制器(1)的第四输入端并接收负序电压q轴参考值所述第二锁相锁幅器(14)的第三输入端用于接收第一减法器G1输出电网负序电压α轴分量vgα2，所述第二锁相锁幅器(14)的第四输入端用于接收第二减法器G2输出电网负序电压β轴分量vgβ2；所述第二坐标变换器(15)的第一输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第一输出端，所述第二坐标变换器(15)的第二输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输出端；所述第一前馈计算器(16)的第一输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第一输入端并接收正序电压d轴参考值所述第一前馈计算器(16)的第二输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输入端并接收正序电压q轴参考值所述第一前馈计算器(16)的第三输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输出端正序电压相位θ+；所述第二前馈计算器(17)的第一输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第一输入端，所述第二前馈计算器(17)的第二输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输入端，所述第二前馈计算器(17)的第三输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输出端；所述第一加法器G1的第一输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第一输出端，所述第一加法器G1的第二输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第一输出端，所述第一加法器G1的第三输入端连接至所述第一前馈计算器(16)的第一输出端；所述第一加法器G1的输出端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第三输入端；所述第二加法器G2的第一输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第二输出端，所述第二加法器G2的第二输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第二输出端，所述第二加法器G2的第三输入端连接至所述第一前馈计算器(16)的第二输出端，所述第二加法器G2的输出端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第四输入端；所述第三加法器G3的第一输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第一输出端，所述第三加法器G3的第二输入端连接至CLARKE变换器(11)的第一输出端，所述第三加法器G3的第三输入端连接至第二前馈计算器(17)的第一输出端，所述第三加法器G3的输出端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第三输入端；所述第四加法器G4第一输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第二输出端，第二输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第二输出端，第三输入端连接至所述第二前馈计算器(17)的第二输出端，输出端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第四输入端；所述第五加法器G5的第一输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第一输出端，第二输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第一输出端；所述第六加法器G6的第一输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第二输出端，第二输入端连接至第二坐标变换器(15)的第二输出端；所述PWM调制发生器(18)的第一输入端连接至所述第五加法器G5的输出端，所述PWM调制发生器(18)的第二输入端连接至所述第六加法器G6的输出端，所述PWM调制发生器(18)的第三输入端作为同步控制器(1)的第六输入端接收所述直流母线电压Vdc；所述PWM调制发生器(18)的输出端作为同步控制器(1)的输出端用于输出驱动信号Sabc。2.如权利要求1所述的虚拟同步控制系统，其特征在于，第一锁相锁幅器(12)包括第一PARK变换器(121)、第一积分器(122)、第二积分器(123)、第一比例系数产生器(124)、第三积分器(125)、第四积分器(126)、第二比例系数产生器(127)、第七减法器G7、第八加法器G8和第九加法器G9；所述第一PARK变换器(121)第一输入端用于第一锁相锁幅器(12)第一输入信号电网正序电压α轴分量vgα1，第二输入端用于接收第一锁相锁幅器(12)第二输入信号电网正序电压β轴分量vgβ1，第三输入端用于接收第九加法器G9输出端θ+；所述第一积分器(122)输入端连接至所述第一PARK变换(121)第二输出端；所述第二积分器(123)输入端连接至所述第一积分器(122)；所述第一比例系数产生器(124)输入端连接至所述第一积分器(122)输出端；所述第三积分器(125)输入端连接至所述第七减法器G7的输出端；所述第四积分器(126)输入端连接至所述第三积分器(125)的输出端；所述第二比例系数产生器(127)输入端连接至所述第三积分器(125)输出端；所述第七减法器G7第一输入端连接至所述第一PARK变换器第一输出端，所述第七减法器G7第二输入端连接至所述第八加法器G8输出端，所述第七减法器G7输出端连接至所述第三积分器(125)的输入端；所述第八加法器G8第一输入端连接至所述第四积分器(126)的输出端，所述第八加法器G8第二输入端连接至所述第二比例系数产生器(127)的输出端，所述第八加法器G8的输出端连接至第七减法器G7的第二输入端，所述第八加法器G8的输出端θ+作为第一锁相锁幅器(12)第一输出端；所述第九加法器G9的第一输入端连接至所述第二积分器(123)的输出端，所述第九加法器G9的第二输入端连接至所述第一比例系数产生器(124)的输出端，所述第九加法器G9的输出端连接至第一PARK变换器(121)第三输入端，所述第八加法器G8的输出端A+作为第一锁相锁幅器(12)第二输出端。3.如权利要求1或2所述的虚拟同步控制系统，其特征在于，第二锁相锁幅器(14)包括第二PARK变换器(141)、第五积分器(142)、第六积分器(143)、第三比例系数产生器(144)、第七积分器(145)、第八...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚磊，胡家兵，袁小明，刘刚，王林，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司，华中科技大学，许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11