一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法及系统，属于电力电子变换器和微电网领域，方法包括通过虚拟电阻功率计算模块计算虚拟电阻功率，根据虚拟电阻功率生成构网型变流器输出电压的频率及幅值补偿量；通过构网型变流器输出功率计算模块得到构网型变流器输出有功及无功功率；通过虚拟同步机控制模块生成电压幅值参考值和电压相位参考值；通过电压电流闭环控制模块获得三相调制信号；通过

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器和微电网领域，尤其是一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]在新型电力系统发展与建设背景下，可再生能源发电比例不断升高，未来将成为能源活动的主要来源之一
。
作为可再生能源发电接入电网的实施载体，并网变流器可分为跟网型与构网型两种
。
跟网型变流器以电流源形式运行，通过控制变流器的输出电流实现可再生的并网发电
。
然而，当跟网型变流器接入弱电网时，畸变的电网电压将会影响跟网型变流器的输出电流质量，严重时造成跟网型变流器输出电流失稳
。
为解决跟网型变流器在弱电网条件下的稳定性问题，构网型变流器因其具有电压源特性，可有效提升可再生能源并网发电的稳定性，适用于弱电网场合
。
[0003]构网型变流器具有孤岛和并网两种运行模式，当由孤岛模式切换至并网模式时，需要对构网型变流器实施预同步控制，从而实现两种模式的无缝切换
。
锁相环是一种常用的变流器与电网的同步方法，但锁相环容易受到弱电网条件下谐波电压的影响，导致变流器输出电压相位无法与电网电压准确同步
。
基于虚拟阻抗的预同步控制是另一种同步方法，其无需锁相环同步环节，但由于虚拟阻抗角的引入，因此存在预同步失败问题，导致变流器功率不同程度振荡
。
[0004]为克服现有锁相环和基于虚拟阻抗的预同步技术中存在的上述问题，本专利技术公开了一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法，其无需锁相环对电网电压实施相位跟踪控制，不受锁相环相位跟踪控制精度的影响；同时能够解决基于虚拟阻抗的预同步方法中虚拟阻抗角可能导致的预同步失败问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法及系统
,
能够促进构网型变流器由孤岛模式转换至并网模式的无缝切换，无需锁相环对电网电压实施相位跟踪控制，不受锁相环相位跟踪控制精度的影响；同时，能够克服虚拟阻抗预同步方法中虚拟阻抗角可能导致的预同步失败问题
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：实时检测三相构网型变流器参数，并通过虚拟电阻功率计算模块计算虚拟电阻功率，根据虚拟电阻功率生成构网型变流器输出电压的频率补偿量和幅值补偿量；
[0009]S2
：将三相构网型变流器的输出电压和输出电流输入至构网型变流器输出功率计算模块，得到构网型变流器输出有功功率和无功功率；
[0010]S3
：将
S1
中所述生成的频率补偿
,
和幅值补偿量
、S2
中构网型变流器输出有功功率和无功功率和构网型变流器输出电压幅值输入至虚拟同步机控制模块，生成幅值参考值和
相位参考值；
[0011]S4
：将
S3
生成的相位参考值和幅值参考值输入至电压电流闭环控制模块，实现通过三相构网型变流器的输出电压对三相构网型变流器输出电压参考的跟踪，并通过电压电流闭环控制模块获得三相调制信号；
[0012]S5
：将
S4
中所述生成的三相调制信号输入至
SPWM
调制模块中，与三角载波比较后生成构网型变流器中开关器件的驱动信号，从而进一步控制构网型变流器的运行状态
。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于：
S1
中，具体包括以下步骤：
[0014]S1.1
：实时检测三相构网型变流器的输出电压
u
oa
、u
ob
和
u
oc
、
三相构网型变流器的输出电流
i
oa
、i
ob
和
i
oc
、
以及三相电网电压
u
ga
、u
gb
和
u
gc
；
[0015]S1.2
：将检测出的
u
ga
和
u
oa
输入至电压相位过零检测方法中，所述电压相位过零检测方法为：分别测量
u
ga
和
u
oa
的相邻两次过零点的时间间隔
Δ
t
g
和
Δ
t
o
，再将该时间间隔进行角度转换后得到
u
ga
和
u
oa
的相位
θ
g
和
θ
o
，所述从时间转换至角度的计算方法为：
[0016][0017]S1.3
：对
u
ga
、u
gb
、u
gc
、u
oa
、u
ob
和
u
oc
实施
dq
矩阵变换后，所得到的
d
轴分量为电网电压和构网型变流器输出电压所对应的幅值
U
gm
和
U
om
，所述幅值提取计算方法为：
[0018][0019]S1.4
：将所提取出的电网电压幅值和相位信息
U
gm
和
θ
g
、
构网型变流器输出电压的幅值和相位信息
U
om
和
θ
o
输入至虚拟电阻功率计算模块，经虚拟电阻功率计算后进一步得到虚拟电阻
R
v
的有功功率
P
v
和无功功率
Q
v
，所述虚拟电阻功率计算模块中虚拟电阻功率计算方法为：
[0020][0021]为实现孤岛模式与并网模式之间的无缝切换，需要将虚拟有功功率
P
v
和虚拟无功功率
Q
v
控制为零，因此设定虚拟有功和无功功率参考值为
P
vref
＝0和
Q
vref
＝0；将所计算出的
Pv
和
Qv
输入至功率补偿控制模块，虚拟有功功率和虚拟无功功率差值
P
vref
‑
P
v
和
Q
vref
‑
Q
v
经
PI
控制器调节后生成构网型变流器输出电压的频率补偿量
Δω
和幅值补偿量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：实时检测三相构网型变流器参数，并通过虚拟电阻功率计算模块计算虚拟电阻功率，根据虚拟电阻功率生成构网型变流器输出电压的频率补偿量和幅值补偿量；
S2
：将三相构网型变流器的输出电压和输出电流输入至构网型变流器输出功率计算模块，得到构网型变流器输出有功功率和无功功率；
S3
：将
S1
中所述生成的频率补偿和幅值补偿量
、S2
中构网型变流器输出有功功率和无功功率和构网型变流器输出电压幅值输入至虚拟同步机控制模块，生成输出电压幅值参考值和相位参考值；
S4
：将
S3
生成的相位参考值和幅值参考值输入至电压电流闭环控制模块，实现通过三相构网型变流器的输出电压对三相构网型变流器输出电压参考的跟踪，并通过电压电流闭环控制模块获得三相调制信号；
S5
：将
S4
中所述生成的三相调制信号输入至
SPWM
调制模块中，与三角载波比较后生成构网型变流器中开关器件的驱动信号，从而进一步控制构网型变流器的运行状态
。2.
根据权利要求1所述的基于虚拟电阻的构网型变流器预同步控制方法，其特征在于：
S1
中，具体包括以下步骤：
S1.1
：实时检测三相构网型变流器的输出电压
u
oa
、u
ob
和
u
oc
、
三相构网型变流器的输出电流
i
oa
、i
ob
和
i
oc
、
以及三相电网电压
u
ga
、u
gb
和
u
gc
；
S1.2
：将检测出的
u
ga
和
u
oa
输入至电压相位过零检测方法中，所述电压相位过零检测方法为：分别测量
u
ga
和
u
oa
的相邻两次过零点的时间间隔
Δ
t
g
和
Δ
t
o
，再将该时间间隔进行角度转换后得到
u
ga
和
u
oa
的相位
θ
g
和
θ
o
，所述从时间转换至角度的计算方法为：
S1.3
：对
u
ga
、u
gb
、u
gc
、u
oa
、u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，刘扬，尹超，孙博，白雪松，赵晓君，张晔东，张纯江，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：