基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统。该方法包括：令第一逆变器空载启动，使得第一逆变器输出第一调制波幅值以及第一频率；对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得第二逆变器输出第二调制波幅值以及第二频率；生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值；调节上述锁定后的调制波幅值以及频率使得两个调节后的调制波幅值相同，以及两个调节后的频率相同。本发明专利技术能够实现逆变器端口到交流母线之间无断路器情况下的并联系统的软启动。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统
本专利技术涉及逆变器并联软启动领域，特别是涉及一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统。
技术介绍
在双机并联运行的孤网系统中，逆变器不经过断路器进入公共母线的需求或断路器处于常闭状态，此时第二台设备的启动方式存在一些问题。第一种启动方式的启动过程如下：第一台逆变器启动完成后，第二台启动时检测其端口处的电压，以测量得到的端口处电压和锁相得到的相角为电压和频率指令，以恒压恒频控制方式进行启动，然后再将逆变器的电压频率指令转换为虚拟同步发电机算法下的指令运行。这样的启动方式在实际运行过程中存在这样的问题：第一台逆变器启动完成后产生的电压U1和在第二台逆变器端口处产生的电压U2，因为线路阻抗的原因必然存在压降。第二台逆变器以U2为指令启动，因为两台逆变器端口电压差产生环流可能会引起系统过流，触发过流保护，停止运行。第二种启动方法的启动过程如下：第一台逆变器启动完成后，第二台以直接VSG算法得到的电压频率指令控制电压电流双闭环启动。这种方法启动时存在的问题为：第二台计算得到的频率指令可能和第一台逆变器的频率指令值不同，即电压环控制进行坐标变换时使用的频率与U2的实际频率不同，而只有当旋转坐标系的旋转频率与电压电流矢量的旋转频率同步时通过坐标变化得到的两相旋转坐标系下的电压电流量才能进行PI控制，但两者频率不同步时，则无法通过坐标变换得到稳定的两相旋转坐标下的电压电流量，因此无法进行PI控制。因此，对双机并联运行的孤网系统，逆变器端口到交流母线之间无断路器情况下的并联系统无法正常启动，且各端口处电气测量量不一致时也会造成并联系统无法启动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统，以解决逆变器端口到交流母线之间无断路器情况下的并联系统无法启动的问题，以及因为各端口处电气测量量不一致而造成的启动问题，以实现并联系统的启动。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，包括：令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率；对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率；锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值；调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同。可选的，所述令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率，具体包括：令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，测量所述第一逆变器的端口输出的第一电压和第一电流；基于所述虚拟同步发电机控制算法，根据所述第一电压和所述第一电流确定第一下垂特性曲线；所述第一下垂特性曲线包括表征有功功率与频率之间关系的第一曲线以及表征无功功率与电压之间的关系的第二曲线；根据所述第一下垂特性曲线生成所述第一逆变器运行所需的电压指令以及频率指令；根据所述电压指令以及所述频率指令进行电压电流双闭环控制，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率。可选的，所述对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率，之后还包括：基于所述虚拟同步发电机控制算法，根据所述第二电压和所述第二电流确定第二下垂特性曲线；所述第二下垂特性曲线包括表征有功功率与频率之间关系的第三曲线以及表征无功功率与电压之间的关系的第四曲线。可选的，所述锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值，具体包括：根据数字信号处理器内存储的存储变量，锁定所述第一逆变器中由电压电流双闭环控制方式产生的第一调制波幅值为固定值，锁定所述第二逆变器中由电流环控制方式产生的第二调制波幅值为固定值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值。可选的，所述调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同，具体包括：根据所述第一曲线以及所述第二曲线调节所述锁定后的第一调制波幅值以及所述第一频率，根据所述第三曲线以及所述第四曲线调节所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同。一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动系统，包括：第一调制波幅值以及第一频率输出模块，用于令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率；第二调制波幅值以及第二频率输出模块，用于对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率；锁定模块，用于锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值；调节模块，用于调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同。可选的，所述第一调制波幅值以及第一频率输出模块，具体包括：第一电压和第一电流测量单元，用于令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，测量所述第一逆变器的端口输出的第一电压和第一电流；第一下垂特性曲线确定单元，用于基于所述虚拟同步发电机控制算法，根据所述第一电压和所述第一电流确定第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，包括：/n令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率；/n对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率；/n锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值；/n调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，包括：
令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率；
对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率；
锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值；
调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，所述令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率，具体包括：
令第一逆变器空载启动，并通过虚拟同步发电机控制算法使得所述第一逆变器与虚拟同步发电机具有相同的外特性，测量所述第一逆变器的端口输出的第一电压和第一电流；
基于所述虚拟同步发电机控制算法，根据所述第一电压和所述第一电流确定第一下垂特性曲线；所述第一下垂特性曲线包括表征有功功率与频率之间关系的第一曲线以及表征无功功率与电压之间的关系的第二曲线；
根据所述第一下垂特性曲线生成所述第一逆变器运行所需的电压指令以及频率指令；
根据所述电压指令以及所述频率指令进行电压电流双闭环控制，使得所述第一逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第一调制波幅值以及第一频率。


3.根据权利要求2所述的基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，所述对第二逆变器的端口的第二电压以及第二电流进行锁相，基于恒压恒频控制，以电流环控制方式启动锁相后的第二逆变器，控制所述第二电流的频率和相角为锁相后的第二逆变器的频率和相角，使得所述第二逆变器输出虚拟同步发电机控制所需的第二调制波幅值以及第二频率，之后还包括：
基于所述虚拟同步发电机控制算法，根据所述第二电压和所述第二电流确定第二下垂特性曲线；所述第二下垂特性曲线包括表征有功功率与频率之间关系的第三曲线以及表征无功功率与电压之间的关系的第四曲线。


4.根据权利要求3所述的基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，所述锁定所述第一调制波幅值以及所述第二调制波幅值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值，具体包括：
根据数字信号处理器内存储的存储变量，锁定所述第一逆变器中由电压电流双闭环控制方式产生的第一调制波幅值为固定值，锁定所述第二逆变器中由电流环控制方式产生的第二调制波幅值为固定值，生成锁定后的第一调制波幅值以及锁定后的第二调制波幅值。


5.根据权利要求4所述的基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法，其特征在于，所述调节所述锁定后的第一调制波幅值、所述第一频率、所述锁定后的第二调制波幅值以及所述第二频率，使得调节后的第一调制波幅值与调节后的第二调制波幅值相同，以及调节后的第一频率与调节后的第二调频率相同，具体包括：
根据所述第一曲线以及所述第二曲线调节所述锁定后的第一调制波幅值以及所述第一频率，根据所述第三曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国鹏，卢柯奇，刘思远，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11