基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制装置和控制方法，所述装置包括功率和转矩计算模块，锁相环模块，功率控制模块，电压电流双环模块以及PWM调制模块；控制方法包括计算功率和转矩，由锁向环计算电压幅值和角频率值，功率控制，电压电流双环控制以及PWM调制。本发明专利技术能够很好地实现整流器直流侧输出电压稳定且灵活可控，能够积极响应电网异常事故、参与电网调节；当电网发生故障时，该控制方法可以使整流器具有同步电动机的惯性和阻尼特性，提供频率和电压支撑，维持稳定输出并带负荷继续运行。

Multi loop control circuit and control method of three-phase PWM rectifier based on virtual synchronous motor

The invention discloses a virtual three-phase PWM rectifier synchronous motor multi loop control device and control method based on the device including power and torque calculation module, PLL module, power control module, voltage and current double loop module, PWM modulation module; control method including the calculation of power and torque, to calculate the voltage by a lock ring the amplitude and angular frequency, power control, voltage and current loop control and PWM modulation. The invention can realize the DC side of the rectifier output voltage is stable and flexible, able to respond positively to the abnormal power grid accident, involved in the regulation of power grid; when the fault occurs, the inertia and damping characteristic of the control method can make the converter with synchronous motor, for frequency and voltage support, maintain the stable output and load continue to run.

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路及控制方法
本专利技术涉及PWM整流器的控制技术，尤其是一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路及控制方法。
技术介绍
全球能源互联网战略构想的提出，加速推动了区域电网向高比例清洁能源时代迈进。在电源侧，新能源发电能够灵活接入大电网的需求，促进了微电网概念和虚拟同步发电机技术的产生和发展。VSG技术通过模拟同步发电机的机械方程和电磁方程来控制并网逆变器，使得并网逆变器能够响应电网异常事件、参与电网调节。同时，在负荷侧，越来越多的负荷通过整流装置和电网相连，类比于电源侧，如果能够通过控制并网整流器，使大量通过整流装置并网的典型负荷具备同步电动机的惯性、阻尼特性、有功调频、无功调压特性等运行外特性，无疑将对电网的稳定产生有益影响。因此，关于典型可控负荷通过整流器灵活接入电网、主动参与电网调节等问题已经引起业界关注。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的不足，提供一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路及控制方法。技术方案：本专利技术的一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路，包括：功率和转矩计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制装置，其特征在于，包括：功率和转矩计算模块，该模块接收整流器输入侧的三相电压和三相电流，输出无功功率计算值和电磁转矩；锁相环模块，该模块接收整流器输入侧的三相电压，输出电压幅值及角频率值；功率控制模块，该模块接收整流器直流侧输出电压与其参考值的比较值，无功功率计算值，电磁转矩，输出电压角频率，机械转矩以及给定的无功功率参考值，输出电压指令值和相角指令值；电压电流双环模块，上述电压指令值和相角指令值经过三相电压参考生成整流器桥臂中点电势和整流器输入侧的三相电压以及三相电流值，一起作为该电压电流双环模块的输入信号，并输出调制波信号；以及PWM调制模...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制装置，其特征在于，包括：功率和转矩计算模块，该模块接收整流器输入侧的三相电压和三相电流，输出无功功率计算值和电磁转矩；锁相环模块，该模块接收整流器输入侧的三相电压，输出电压幅值及角频率值；功率控制模块，该模块接收整流器直流侧输出电压与其参考值的比较值，无功功率计算值，电磁转矩，输出电压角频率，机械转矩以及给定的无功功率参考值，输出电压指令值和相角指令值；电压电流双环模块，上述电压指令值和相角指令值经过三相电压参考生成整流器桥臂中点电势和整流器输入侧的三相电压以及三相电流值，一起作为该电压电流双环模块的输入信号，并输出调制波信号；以及PWM调制模块，该模块接收上述调制波信号，输出PWM驱动信号，控制开关管的通断，控制整流器输出指定电压信号。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制装置，其特征在于：所述功率控制环模块包括有功-频率控制环和无功-电压控制环。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制装置，其特征在于：所述有功-频率控制环包括PI控制器；整流器直流侧电压与其参考值比较后经过PI控制器，输出机械转矩；其与电磁转矩一起输入比例积分器，输出角频率指令值，再经积分器后输出相角指令值；另一路角度频率指令值与额定角频率值合成后乘以下垂系数并反馈到比例积分器的输入端与机械转矩和电磁转矩合成后作为积分器的输入。4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路，其特征在于：所述无功-电压控制环电路包括比例积分器，额定电压有效值与实际输入电压有效值合成后乘以下垂系数，然后与无功功率计算值以及无功功率给定值合成，输入到比例积分器，输出电压指令值。5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟同步电动机的三相PWM整流器多环路控制电路，其特征在于，所述电压电流控制双环包括：通过计算得到的参考电压eabc,ref经过Park变换转到dq坐标系下，电压d轴指令值ed与测量值进行比较，通过PI调节器后的输出作为电流环d轴分量的给定值，同样的电压q轴指令值eq与测量值进行比较，通过PI调节器后的输出作为电流环q轴分量的给定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，李文兵，骆芳芳，吴在军，顾彬仕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32