本发明专利技术公开了一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，基于无功功率计算原理，利用输出无功功率为0时，输出电压与输出电流同相位的原理，将无功功率计算表达式中的输出电流替换为电网电压，利用PI调节控制替换后的无功功率计算表达式为0，此时有输出电压与电网电压同相位，从而完成预同步。整个预同步并网过程规避了锁相环的使用，仅需一个PI控制，简化了控制结构，使得控制结构更简单，算法性能更好，提高了系统的同步稳定性；此外，预同步前添加了SOGI滤波，使得预同步不会受电网谐波的干扰，相位同步效果更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于逆变器并网，具体涉及一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法。
技术介绍
1、随着“双碳”目标的提出，电网中风电、光伏等可再生新能源占比也逐步增多，大量分布式新能源经逆变器接入电网，提升相应速度和控制灵活性的同时，也导致电网电压和频率的支撑能力的降低。为此，相关研究将下垂控制、虚拟同步发电机(vsg)等方法引入逆变器控制技术，以增强新能源并网频率及电压的稳定性。vsg使得逆变器具备同步发电机的外特性，从而为电网提供惯性和阻尼，有功、无功为电网提供频率、电压的支撑。vsg还具有电压源的输出特性，由于公共耦合点(point ofcommon coupling，pcc)处阻抗很小，pcc两侧存在电压差时，会产生较大冲击电流，引起功率振荡，甚至并网失败。因此，并网前需要通过预同步，使得逆变器输出电压与电网电压相位、频率、幅值相同，以保证平滑并网和新能源电力系统的安全稳定运行。
2、目前，业内存在多种相位预同步策略，其中以锁相环的应用最为普遍。锁相环预同步通过检测过零点电网电压的相位，将电网电压的相位信息用于输出电压的坐标变换，从而实现两者的相位同步，但锁相环不稳定，容易与其他控制环产生动态交互作用，降低系统同步稳定性。
3、有学者还提出虚拟功率预同步，假设pcc点存在虚拟阻抗，计算其虚拟有功功率得到vsg角频率补偿值，此方法虽然未使用锁相环，但需要对虚拟阻抗进行合理假设。此外，还有通过控制三相虚拟冲击电流矢量和为0的虚拟冲击电流预同步，输出频率变化量完成预同步，由于涉及矢量叠加，计算较为繁琐。
技术实现思路
1、针对现有逆变器预同步并网方案存在的不足，本专利技术提出一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，vsg由离网模式向并网模式切换时，vsg输出电压与电网电压相位、频率相同，减小并网瞬间的电流冲击和电压畸变，提高并网稳定运行后的电能质量。
2、本专利技术保护一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，包括以下步骤：
3、步骤1，采集vsg控制的逆变器电网电压ugabc和输出电压uabc；
4、步骤2，利用sogi自适应滤波器对电网电压ug进行滤波，然后对滤波后的电网电压以及输出电压进行clark变换，用矩阵表示为其中ua、ub、uc分别为逆变器输出电压uabc的三相分量，ia、ib、ic分别为逆变器输出电流iabc的三相分量，uga、ugb、ugc分别为电网电压ugabc的三相分量，tαβ为等功率/等幅值的clark变换矩阵，uα、uβ分别为逆变器输出电压在αβ坐标系下的两个分量，iα、iβ分别为逆变器输出电流在αβ坐标系下的两个分量，ugα、ugβ分别为电网电压在αβ坐标系下的两个分量；
5、步骤3，通过pi调节控制uβugα-uαugβ＝0，得到预同步角频率补偿量δω；
6、步骤4，将预同步角频率补偿量δω与电网基波角频率ω0、vsg输出角频率dω叠加得到输出电压角频率ω，即ω＝ω0+dw+δω；
7、步骤5，对输出电压角频率ω积分，得到输出电压相位θ，进而得到输出电压参考值um sinθ，其中um为电网电压幅值；
8、步骤6，输出电压参考值um sinθ经过park变换输入电压电流双闭环pid控制器，通过pi调节跟踪输出电压参考值um sinθ，得到调制波信号，再与载波信号比较输出pwm波，控制逆变器三桥臂并联的igbt通断，实现逆变器输出电压的调节。
9、进一步的，sogi自适应滤波器的传递函数为
10、
11、
12、其中，v′和qv′为两个相互正交的信号，v′超前qv′相位90°，k为阻尼系数，v为输入的电网电压信号，为电网电压频率。
13、本专利技术还保护一种基于上述预同步并网方法进行并网的并网逆变器。
14、本专利技术公开的预同步并网方法基于无功功率计算原理，利用输出无功功率为0时，输出电压与输出电流同相位的原理，将无功功率计算表达式中的输出电流替换为电网电压，利用pi调节控制替换后的无功功率计算表达式为0，此时有输出电压与电网电压同相位，从而完成预同步。整个预同步并网过程规避了锁相环的使用，仅需一个pi控制，简化了控制结构，使得控制结构更简单，算法性能更好，提高了系统的同步稳定性。此外，预同步前添加了sogi滤波，使得预同步不会受电网谐波的干扰，相位同步效果更好。
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【技术保护点】
1.一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，其特征在于，SOGI自适应滤波器的传递函数为
3.一种并网逆变器，其特征在于，基于权利要求1所述的预同步并网方法进行并网。
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步发电机的预同步并网方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的预同步并网方...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚扬，黄海宏，王李冬，唐倩，魏超，陈世燚，石磊，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司六安供电公司，
类型：发明
国别省市：
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