一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统，方法包括：基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差；对所述控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量；根据所述控制偏差、所述调节量和额定角频率，进行有功功率控制，得到虚拟同步机的输出相位；基于所述输出相位和无功功率控制得到的电压参考值，进行电压作用量合成和空间矢量调制，生成所述虚拟同步机控制所需的驱动信号。本发明专利技术实施例提供的方法能够降低电压源型虚拟同步机参与电网调频时的过流风险的同时，解决电网频率扰动时的虚拟同步机动态响应潜力不足的问题。的虚拟同步机动态响应潜力不足的问题。的虚拟同步机动态响应潜力不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统。

技术介绍

[0002]构建以新能源为主体的新型电力系统是当下“碳达峰、碳中和”宏伟目标的大趋势。新能源发电通过变流器并网。传统的新能源发电机组工作在跟网运行模式，本质上为受控电流源，且大多不具备惯量响应及一次调频的能力，目前电力系统的电压频率和电压源特性依然靠传统的以火电为主的同步机组分别通过调节输出有功功率和励磁来维持。随着新能源机组在电力系统占比的升高，电力系统所能依靠的同步机的调节能力会逐渐捉襟见肘，电力系统稳定性会受到威胁。
[0003]现有专利技术专利CN201610422850.X提供了用于虚拟同步机的故障保护和穿越控制系统及方法，总体控制结构框图如图1所示，当电网发生故障时基于虚拟同步机的控制满足惯量响应及一次调频需求。
[0004]但是，受虚拟同步机所用的功率器件的电流能力的限制，在电网频率波动时，难以像同步机那样提供数倍额定电流的有功支撑。为减少其过流风险，通常将虚拟同步机的有功功率控制中使用的频率前馈量设为电网频率实测值，但是这样虚拟同步机参与电网调频的动态响应能力有赖于电网频率的检测速度，造成虚拟同步机的动态响应潜力不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统，能够在降低电压源型虚拟同步机参与电网调频的过流风险的同时，解决电网频率扰动时的虚拟同步机动态响应潜力不足的问题。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法，方法包括：
[0007]基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差；
[0008]对控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量；
[0009]根据控制偏差、调节量和额定角频率，进行有功功率控制，得到虚拟同步机的输出相位；
[0010]基于输出相位和无功功率控制得到的电压参考值，进行电压作用量合成和空间矢量调制，生成虚拟同步机控制所需的驱动信号。
[0011]在一种可能的实现方式中，对控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量，包括：
[0012]通过比较控制偏差和控制偏差范围，确定差异值；
[0013]采用至少一种调节器对差异值进行调节，得到每种调节器相应的、用于抑制偏差的调节量。
[0014]在一种可能的实现方式中，运行参数为有功功率；基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差包括：
[0015]获取并网点电压和网侧电流；
[0016]根据并网点电压和网侧电流，确定虚拟同步机的有功功率的实测值；
[0017]确定有功功率的指令值和有功功率的实测值之间的偏差，得到控制偏差。
[0018]在一种可能的实现方式中，运行参数为网侧电流中的有功电流分量；基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差，包括：
[0019]获取网侧电流的实测值，提取其中有功电流分量的实测值；
[0020]确定有功电流分量得实测值和有功电流分量的指令值之间的偏差，得到控制偏差。
[0021]在一种可能的实现方式中，至少一种调节器包括指令调节器、频率调节器、阻尼系数调节器中的至少一种；
[0022]其中，指令调节器用于对差异值进行调节，生成指令调节量；
[0023]频率调节器用于对差异值进行调节，生成频率前馈补偿量；
[0024]阻尼系数调节器用于对差异值进行调节，生成阻尼系数调节量。
[0025]在一种可能的实现方式中，网侧电流为虚拟同步机的并网电流或网侧电感电流。
[0026]在一种可能的实现方式中，基于输出相位和无功功率控制得到的电压参考值，进行电压作用量合成和空间矢量调制，生成虚拟同步机控制所需的驱动信号，包括：
[0027]获取并网点电压、网侧电流；
[0028]根据并网点电压、网侧电流和电压前馈量，进行无功功率控制，得到虚拟同步机的电压参考值；
[0029]基于输出相位和电压参考值进行电压作用量合成，生成发波电压指令；
[0030]对发波电压指令进行空间矢量调制，生成虚拟同步机控制所需的驱动信号。
[0031]在一种可能的实现方式中，进行电压作用量合成时，对输出相位和电压参考值进行坐标系转换；
[0032]或者，采用交流电压外环和网侧电流内环；
[0033]或者，采用交流电压环。
[0034]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的系统，功率控制模块、电压作用量合成模块和脉宽调制技术(Pulse width modulation，PWM)调制模块，功率控制模块和电压作用量合成模块连接，电压作用量合成模块还与PWM调制模块连接；
[0035]功率控制模块，用于基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差；还用于对控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量；还用于根据控制偏差、调节量和额定角频率，进行有功功率控制，得到虚拟同步机的输出相位；还用于进行无功功率控制，得到电压参考值；
[0036]电压作用量合成模块，用于基于输出相位和电压参考值进行电压作用量合成，生成发波电压指令；
[0037]PWM调制模块，用于对发波电压指令进行空间矢量调制，生成虚拟同步机控制所需的驱动信号。
[0038]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的装置，装置包括：
[0039]功率控制模块，用于基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差；还用于对控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量；还用于根据控制偏差、调节量和额定角频率，进行有功功率控制，得到虚拟同步机的输出相位；还用于进行无功功率控制，得到电压参考值；
[0040]电压作用量合成模块，用于至少基于输出相位和电压参考值进行电压作用量合成，生成发波电压指令；
[0041]PWM调制模块，用于对发波电压指令进行空间矢量调制，生成虚拟同步机控制所需的驱动信号。
[0042]本专利技术实施例提供了一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法和系统，用于抑制偏差的调节量参与虚拟同步机的有功功率控制，当电网频率波动时，有效抑制有功功率升高，从而降低电压源型虚拟同步机参与电网调频的过流风险；而且，本专利技术实施例提供的方法中虚拟同步机不需要检测电网频率便可参与电网频率调节，能够解决电网频率扰动时的虚拟同步机动态响应潜力不足的问题。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压源型虚拟同步机控制有功功率的方法，其特征在于，所述方法包括：基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差；对所述控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量；根据所述控制偏差、所述调节量和额定角频率，进行有功功率控制，得到虚拟同步机的输出相位；基于所述输出相位和无功功率控制得到的电压参考值，进行电压作用量合成和空间矢量调制，生成所述虚拟同步机控制所需的驱动信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述控制偏差进行调节，得到用于抑制偏差的调节量，包括：通过比较所述控制偏差和控制偏差范围，确定差异值；采用至少一种调节器对所述差异值进行调节，得到每种调节器相应的、用于抑制偏差的所述调节量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数为有功功率；所述基于虚拟同步机的运行参数的实测值和运行参数的指令值，确定控制偏差，包括：获取并网点电压和网侧电流；根据所述并网点电压和所述网侧电流，确定所述虚拟同步机的有功功率的实测值；确定有功功率的指令值和所述有功功率的实测值之间的偏差，得到所述控制偏差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数为网侧电流中的有功电流分量；所述基于虚拟同步机的运行参数的实测值和所述运行参数的指令值，确定控制偏差，包括：获取网侧电流的实测值，提取其中的有功电流分量的实测值；确定所述有功电流分量的实测值和有功电流分量的指令值之间的偏差，得到所述控制偏差。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种调节器包括指令调节器、频率调节器、阻尼系数调节器中的至少一种；其中，所述指令调节器用于对所述差异值进行调节，生成指令调节量；所述频率调节器用于对所述差异值进行调节，生成频率前馈补偿量；所述阻尼系数调节器用于对所述差异值进行调节，生成阻尼系数调节量。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出相位和无功功率控制得到的电压参考值，进行电压作用量合成和空间矢量调制，生成所述虚拟同步机控制所需的驱动信号，包括：获取并网点电压、网侧电流；根据所述并...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳明，周党生，王凌云，陶金梅，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：