一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，该方法包括：判断低压穿越是否发生，如果是，则计算需要发出的无功功率，同时切换有功功率给定值；判断低压穿越是否恢复，如果是，则将有功功率、无功功率的给定值恢复至额定值。本发明专利技术公开的一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法通过在判断到低压穿越发生时，快速切换有功功率和无功功率的给定值，使虚拟同步发电机发出无功功率，给予并网点电压支撑，缩短系统响应时间，符合国家标准。

A Low Voltage Traverse Control Method for Virtual Synchronous Generator

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法
本申请涉及电气控制技术，具体的说，涉及一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法。
技术介绍
在现代电力系统中，为了应对能源危机，国家大力发展分布式能源，除了能直接给用户供电之外，还可以并入到大电网之中。虚拟同步发电机是通过模拟同步发电机的频率及电压控制特性，从而为分布式能源并网发电系统提供一定的惯性和阻尼特性，提高了电网稳定性。然而，由于可能发生电网故障，国家电网要求分布式能源并网发电系统在并网时，需要具备低压穿越的功能，并且在电网故障恢复后能快速调节。低电压穿越是指在并网点电压跌落的时候，并网逆变器能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间，提高电网供电的可靠性。目前，基于虚拟同步发电机的分布式能源并网发电系统在电网故障时不具备低压穿越能力。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，用以解决传统的虚拟同步发电机不具备低压穿越能力的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，包括逆变器模块、LC滤波模块、总控模块、功率计算模块、虚拟同步发电机模块、电压电流双环模块和调制模块。所述的逆变器模块为电压型逆变器，经LC滤波模块后输出，经并网阻抗直接并网。所述的总控模块包括幅值检测模块、判断模块和处理模块，所述的幅值检测模块计算电网电压的幅值，所述的判断模块根据幅值检测模块计算的电压幅值来判断低压穿越是否发生或恢复，当发生低压穿越时给出电压跌落的幅值ΔU，所述的处理模块用于在低压穿越发生时改变有功功率和无功功率设定值。所述的功率计算模块采用dq坐标系下的瞬时功率计算。所述的虚拟同步发电机模块包括有功频率模块、无功电压模块和三相电压合成模块，所述的有功频率模块为三相电压合成模块提供相位θ，所述的无功电压模块为三相电压合成模块提供虚拟内电势的幅值E，所述的三相电压合成模块根据相位θ和虚拟内电势的幅值E生成三相电压Eabc，经正负序分离和坐标变换后生成dq轴的正序电压参考值。所述的电压电流双环模块包括正序电压环、正序电流环和负序电流环，所述的正序电压环根据dq轴的正序电压参考值生成dq轴的正序电流参考值，所述的正序电流环根据dq轴的正序电流参考值生成dq轴的正序调制电压，所述的负序电流环参考值为0，生成dq轴的负序调制电压，正负序调制电压合成三相调制电压送入调制模块。所述的调制模块采用SVPWM算法生成调制波对逆变器模块进行控制。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术提供了一种虚拟同步发电机低压穿越控制方法，引入虚拟同步发电机控制方法使得分布式能源发电系统具有同步发电机并网的天然优势，同时引入低压穿越控制方法，该方法能够在低压穿越发生时为电网提供一定的无功功率，帮助电网电压恢复，同时支撑并网点的电压，同时输出三相平衡电流。附图说明图1为虚拟同步发电机的低压穿越控制方法整体控制框图。图2为虚拟同步发电机低压穿越总控模块示意图。图3为虚拟同步发电机本体控制框图。图4为虚拟同步发电机的电压电流双环控制框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供的一种虚拟同步机的低压穿越整体控制框图，包括逆变器模块、LC滤波模块、总控模块、功率计算模块、虚拟同步发电机模块、电压电流双环模块和调制模块。所述的功率计算模块采用dq坐标系下的有功功率Pe和无功功率Qe作为虚拟同步发电机的输出量，如式(1)所示：式中，ud为逆变器输出电压d轴分量，uq为逆变器输出电压q轴分量，id为并网电流d轴分量，iq为并网电流q轴分量。图2为本专利技术提供的虚拟同步发电机低压穿越总控模块示意图，包括幅值检测模块101、判断模块102和处理模块103。所述的幅值检测模块101用于检测电网电压的幅值Ug。所述的判断模块102用于判断电网是否发生电压跌落，当Ug>0.9Un时，电网正常运行，当Ug<0.9Un时，确定发生低压穿越。所述的处理模块103用于根据判断模块的结果来修改有功功率和无功功率的给定值，如式(2)所示：式中，Ugd为电网电压d轴分量，Un为电网额定电压幅值，S为系统容量，In为额定电流。图3是本专利技术提供的虚拟同步机控制框图，虚拟同步机控制由有功-频率控制环和无功-电压控制环构成，模拟了同步发电机的旋转惯性、一次调频特性和一次调压特性，其中，Pref、Qref分别为有功功率和无功功率参考值，J为转动惯量，Dp为阻尼系数，ωn为额定角频率，K为励磁调节的惯性系数，则虚拟同步机数学模型如式(3)所示：式中，E为虚拟同步机输出电压的参考幅。图4是本专利技术提供的虚拟同步机的电压电流双环，将得到的Eabc进行正负序分离和坐标变换，得到正序电压参考值，经PI控制器得到正序输出电流的参考值，负序输出电流的参考值设置为0，利用PI控制器对正序和负序电流进行控制，得到正序和负序电压的参考值，经坐标反变换之后得到对正负序电压参考值进行做和得到三相调制电压Um，将调制电压送入调制模块中得到PWM波形对逆变器进行控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，其特征在于，包括逆变器模块、LC滤波模块、总控模块、功率计算模块、虚拟同步发电机模块、电压电流双环模块和调制模块。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，其特征在于，包括逆变器模块、LC滤波模块、总控模块、功率计算模块、虚拟同步发电机模块、电压电流双环模块和调制模块。2.根据权利要求1所述的一种虚拟同步发电机的低压穿越控制方法，其特征在于，所述的总控模块具体包括：幅值检测模块用于检测电网电压的幅值；判断模块具体用于根据幅值检测模块计算的电压幅值来判断低压穿越是否发...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，贾西宁，张龙飞，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23