一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统，提供一种CVSG在电网三相不平衡条件下的控制方案，改善电网三相不平衡现象。方法包括：确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流；根据正序电压以及电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令，并根据负序电压和正序电压计算得到负序电流参考指令；正序电流参考指令指示电网三相平衡时与正序电压及电网电压角频率对应的正序电流响应值，负序电流参考指令指示电网三相不平衡时与负序电压及正序电压对应的负序电流响应值；根据正序电流参考指令及正序电流得到正序调制波，根据负序电流参考指令及负序电流得到负序调制波；根据正序调制波和负序调制波控制虚拟同步发电机的运行。

A control method, device and system of virtual synchronous generator

The application discloses a control method, device and system of a virtual synchronous generator, and provides a cvsg control scheme under the condition of three-phase imbalance of the power grid to improve the three-phase imbalance of the power grid. The methods include: determining the positive sequence voltage, negative sequence voltage, positive sequence current and negative sequence current of the power grid; calculating the positive sequence current reference instruction according to the positive sequence voltage and the angular frequency of the power grid voltage, and calculating the negative sequence current reference instruction according to the negative sequence voltage and the positive sequence voltage; indicating that the three-phase balance of the power grid corresponds to the positive sequence voltage and the angular frequency of the power grid voltage The negative sequence current reference instruction indicates the negative sequence current response value corresponding to the negative sequence voltage and the positive sequence voltage when the three phases of the power grid are unbalanced; the positive sequence current reference instruction and the positive sequence current are used to get the positive sequence modulation wave; the negative sequence current reference instruction and the negative sequence current are used to get the negative sequence modulation wave; the virtual synchronous generator is controlled according to the positive sequence modulation wave and the negative sequence modulation wave Operation.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统
本申请涉及电力控制
，尤其涉及一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统。
技术介绍
随着当今社会对能源的关注度不断提高，分布式发电技术得到高速发展。通常，分布式发电系统的输出为直流电，因而需要经过逆变器将直流电转换为工频交流电后，分布式发电系统才可并入电网。虚拟同步发电机(virtualsynchronousgenerator，VSG)技术可通过控制算法对逆变器进行控制，使得逆变器拥有与同步发电机相类似的外特性，从而改善逆变器的性能，实现分布式发电系统友好接入电网，提高分布式发电系统的稳定性。通常，将逆变器以及采用VSG技术的控制模块统称为VSG。VSG包含电压源型VSG(voltagesourceVSG，VVSG)和电流源型VSG(currentsourceVSG，CVSG)。其中，VVSG的外特性表现为受控电压源，CVSG的外特性表现为受控电流源。在电网实际运行过程中，电网电压易受到负载不平衡、短路故障、非全相运行等因素的影响而出现三相不平衡的现象，在这种情况下VSG会出现电流过载、功率振荡、电流不平衡等问题，威胁整个系统的安全稳定运行。因此，VSG如何通过控制算法来改善三相不平衡现象，是一个亟待解决的问题。现有技术中，关于VVSG在不平衡条件下的控制策略已有所探讨，例如，通过优化VVSG的控制参数来改善三相不平衡现象。但是，关于CVSG在不平衡条件下的控制策略还未涉及。综上，亟需一种CVSG在电网三相不平衡条件下的控制方案，从而改善电网的三相不平衡现象。
技术实现思路
本申请实施例提供一种虚拟同步发电机的控制方法、装置及系统，用以提供一种CVSG在电网三相不平衡条件下的控制方案，从而改善电网的三相不平衡现象。第一方面，本申请实施例提供一种虚拟同步发电机的控制方法，该方法包括如下步骤：确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流；根据正序电压以及电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令，并根据负序电压和正序电压计算得到负序电流参考指令；其中，正序电流参考指令用于指示电网在三相平衡时与正序电压及电网电压的角频率对应的正序电流的响应值，负序电流参考指令用于指示电网在三相不平衡时与负序电压及正序电压对应的负序电流响应值；然后，根据正序电流参考指令以及正序电流计算得到正序调制波，并根据负序电流参考指令以及负序电流计算得到负序调制波；最后，根据正序调制波和负序调制波控制虚拟同步发电机的运行。其中，正序调制波用于对电网的正序功率进行补偿，负序调制波用于对电网的负序功率进行补偿。采用上述方案，由于根据电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流计算得到正序电流参考指令和负序电流参考指令，该电流参考指令(即正序电流参考指令和负序电流参考指令)用于指示电网电流(即电网的正序电流和负序电流)的响应值值，可用于控制外特性为受控电流源的CVSG。因而通过(根据负序电流参考指令和负序电流计算得到的)负序调制波对并网发电系统中外特性为CVSG的逆变器进行控制，可以为不平衡电网提供负序功率(包括负序有功功率补偿和负序无功功率)的补偿，减小电网电压的负序分量，从而改善交流电力系统中的三相不平衡现象。同时，通过(根据正序电流参考指令和正序电流计算得到的)正序调制波对并网发电系统中外特性为CVSG的逆变器进行控制，可以为电网提供正序功率(正序有功功率补偿和正序无功功率)的补偿，从而减小电网的频率偏差和电压幅值偏差。在一种可能的设计中，在确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流之前，还可以采集虚拟同步发电机的并网点的三相电压和三相电感电流；那么，确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流，具体可通过如下方式实现：根据三相电压和三相电感电流计算得到正序电压、负序电压、正序电流和负序电流。具体地，在上述实现方式中，根据三相电压和三相电感电流计算得到电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流，可通过如下方式实现：根据三相电压计算得到电网电压的角频率和相位、正序电压以及负序电压；其中，正序电压包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，负序电压包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；根据相位对三相电感电流进行分解，得到正序电流和负序电流；其中，正序电流包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，负序电流包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。其中，两相旋转坐标系又称为dq坐标系。在两相旋转坐标系中，d轴分量表示有功分量，q轴分量表示无功分量。需要说明的是，本申请实施例中，某个变量的d轴分量即代表该变量的有功分量，某个变量的q轴分量即代表该变量的无功分量。下面，分别介绍正序电流参考指令和负序电流参考指令的计算方法。一、正序电流参考指令具体地，根据正序电压以及电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令，可以通过以下方式实现：根据电网电压的角频率计算得到虚拟同步发电机的正序有功功率；根据正序电压计算得到虚拟同步发电机的正序无功功率；根据正序有功功率、正序无功功率和正序电压计算得到正序电流参考指令。采用上述方案，根据正序电流参考指令控制并网发电系统中的CVSG时，分别对正序有功功率和正序无功功率进行补偿，从而减小电网的频率偏差和电压幅值偏差。在一种可能的设计中，根据电网电压的角频率计算得到的虚拟同步发电机的正序有功功率符合下述公式要求：其中，Pp为正序有功功率；Pref为正序有功功率指令；J为虚拟惯量；ω0为电网电压的角频率指令；ω为电网电压的角频率；m为有功下垂系数。在一种可能的设计中，根据正序电压计算得到的虚拟同步发电机的正序无功功率符合下述公式要求：其中，Qp为正序无功功率；Qref为正序无功功率指令；n为无功下垂系数；Uref为正序电压幅值指令；udp为正序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量；uqp为正序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。在一种可能的设计中，根据正序有功功率、正序无功功率、和正序电压计算得到的正序电流参考指令符合下述公式要求：其中，为正序电流参考指令在两相旋转坐标系下的d轴分量，为正序电流参考指令在两相旋转坐标系下的q轴分量，正序电流参考指令包括两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，即正序电流参考指令由和两个分量组成；Pp为正序有功功率，Qp为正序无功功率，udp为正序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量；uqp为正序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。二、负序电流参考指令具体地，根据负序电压和正序电压计算得到负序电流参考指令，可以通过如下方式实现：根据负序电压分别计算得到虚拟同步发电机的负序有功功率和负序无功功率；根据负序有功功率、负序无功功率和正序电压计算得到负序电流参考指令。采用上述方案，根据负序电流参考指令控制并网发电系统中的CVSG时，是根据负序电压的有功分量和无功分量分别对电网的负序有功功率和负序无功功率进行补偿的，因而采用本申请实施例提供的虚拟同步发电机的控制方法，可以实现有功功率和无功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟同步发电机的控制方法，其特征在于，包括：/n确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流；/n根据所述正序电压以及所述电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令；根据所述负序电压和所述正序电压计算得到负序电流参考指令；所述正序电流参考指令用于指示所述电网在三相平衡时与所述正序电压及所述电网电压的角频率对应的正序电流的响应值，所述负序电流参考指令用于指示所述电网在三相不平衡时与所述负序电压及所述正序电压对应的负序电流响应值；/n根据所述正序电流参考指令以及所述正序电流计算得到正序调制波；根据所述负序电流参考指令以及所述负序电流计算得到负序调制波；/n根据所述正序调制波和所述负序调制波控制所述虚拟同步发电机的运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步发电机的控制方法，其特征在于，包括：
确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流；
根据所述正序电压以及所述电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令；根据所述负序电压和所述正序电压计算得到负序电流参考指令；所述正序电流参考指令用于指示所述电网在三相平衡时与所述正序电压及所述电网电压的角频率对应的正序电流的响应值，所述负序电流参考指令用于指示所述电网在三相不平衡时与所述负序电压及所述正序电压对应的负序电流响应值；
根据所述正序电流参考指令以及所述正序电流计算得到正序调制波；根据所述负序电流参考指令以及所述负序电流计算得到负序调制波；
根据所述正序调制波和所述负序调制波控制所述虚拟同步发电机的运行。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流之前，还包括：
采集所述虚拟同步发电机的并网点的三相电压和三相电感电流；
所述确定所述电网的正序电压、负序电压、正序电流和负序电流，包括：
根据所述三相电压和所述三相电感电流计算得到所述正序电压、所述负序电压、所述正序电流和所述负序电流。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述三相电压和三相电感电流计算得到所述正序电压、所述负序电压、所述正序电流和所述负序电流，包括：
根据所述三相电压计算得到所述电网电压的角频率和相位、所述正序电压以及所述负序电压；其中，所述正序电压包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，所述负序电压包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；
根据所述相位对所述三相电感电流进行分解，得到所述正序电流和所述负序电流；其中，所述正序电流包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，所述负序电流包含两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。


4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述正序电压以及所述电网电压的角频率计算得到正序电流参考指令包括：
根据所述电网电压的角频率计算得到所述虚拟同步发电机的正序有功功率；
根据所述正序电压计算得到所述虚拟同步发电机的正序无功功率；
根据所述正序有功功率、所述正序无功功率和所述正序电压计算得到所述正序电流参考指令。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述电网电压的角频率计算得到的所述虚拟同步发电机的正序有功功率包括：



其中，Pp为所述正序有功功率；Pref为正序有功功率指令；J为虚拟惯量；ω0为所述电网电压的角频率指令；ω为所述电网电压的角频率；m为有功下垂系数。


6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据所述正序电压计算得到的所述虚拟同步发电机的正序无功功率包括：



其中，Qp为所述正序无功功率；Qref为正序无功功率指令；n为无功下垂系数；Uref为正序电压幅值指令；udp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量；uqp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。


7.如权利要求4～6任一项所述的方法，其特征在于，根据所述正序有功功率、所述正序无功功率、和所述正序电压计算得到的所述正序电流参考指令包括：



其中，为所述正序电流参考指令在两相旋转坐标系下的d轴分量，为所述正序电流参考指令在两相旋转坐标系下的q轴分量，所述正序电流参考指令包括两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；Pp为所述正序有功功率，Qp为所述正序无功功率，udp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量；uqp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。


8.如权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，根据所述负序电压和所述正序电压计算得到负序电流参考指令，包括：
根据所述负序电压分别计算得到所述虚拟同步发电机的负序有功功率和负序无功功率；
根据所述负序有功功率、所述负序无功功率和所述正序电压计算得到所述负序电流参考指令。


9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述负序电压计算得到的所述虚拟同步发电机的负序有功功率包括：
Pn＝P0+kqnuqn
其中，Pn为所述负序有功功率，P0为负序有功功率指令，kqn为负序有功补偿系数，uqn为所述负序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。


10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，根据所述负序电压计算得到的所述虚拟同步发电机的负序无功功率包括：
Qn＝Q0-kdnudn
其中，Qn为所述负序无功功率，Q0为负序无功功率指令，kdn为负序无功补偿系数，udn为所述负序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量。


11.如权利要求8～10任一项所述的方法，其特征在于，根据所述负序有功功率、所述负序无功功率和所述正序电压计算得到的所述负序电流参考指令包括：



其中，为所述负序电流参考指令在两相旋转坐标系下的d轴分量，为所述负序电流参考指令在两相旋转坐标系下的q轴分量，所述负序电流参考指令包括两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；Pn为所述负序有功功率，Qn为所述负序无功功率，udp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的d轴分量；uqp为所述正序电压在两相旋转坐标系下的q轴分量。


12.如权利要求1～11任一项所述的方法，其特征在于，根据所述正序电流参考指令以及所述正序电流计算得到正序调制波，包括：
对所述正序电流参考指令和所述正序电流之差进行比例-积分控制，得到第一调制波；
对所述第一调制波进行派克反变换，得到两相静止坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：石荣亮，邵章平，辛凯，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44