基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112952911A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110118292.9(22)申请日2021.01.28(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人丁磊高雪松王志军(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人董雪(51)Int.Cl.H02J3/40(2006.01)H02J3/24(2006.01)H02J3/12(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法及系统，包括：构建虚拟同步旋转坐标系；将并网变流器输出电流矢量固定于虚拟同步旋转坐标系，并网变流器输出电流作为励磁电流；所述并网变流器输出电流矢量流过耦合电感副边绕组，产生穿过原、副边气隙的励磁磁场，在耦合电感原边产生励磁感应电动势；耦合电感原边的交轴电流产生垂直于励磁磁场的电枢磁场，影响原边电磁功率，进而影响虚拟电磁转矩，从而影响虚拟同步旋转坐标系转速。本发明将并网变流器与出口耦合电感相结合的虚拟同步控制方法，将GSC的输出电流作为耦合电感副边的励磁电流，产生励磁磁场并在原边产生感应电动势。保留了电流控制环节，避免扰动引起GSC过电流。CN112952911ACN112952911A权利要求书1/2页1.一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，包括：构建虚拟同步旋转坐标系；将并网变流器输出电流矢量固定于虚拟同步旋转坐标系，并网变流器输出电流作为励磁电流；所述并网变流器输出电流矢量流过耦合电感副边绕组，产生穿过原、副边气隙的励磁磁场，在耦合电感原边产生励磁感应电动势；耦合电感原边的交轴电流产生垂直于励磁磁场的电枢磁场，影响原边电磁功率，进而影响虚拟电磁转矩，从而影响虚拟同步旋转坐标系转速。2.如权利要求1所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，耦合电感原边的直轴电流，产生同向于励磁磁场的电枢磁场，具有去磁或助磁效应，并影响原边感应电动势和端电压的幅值。3.如权利要求1所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，在虚拟同步坐标系中增加调速器环节，以维持虚拟同步转速。4.如权利要求3所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，在虚拟同步坐标系中增加调速器环节，具体过程为：转速标准值与虚拟同步旋转坐标系转速标幺值做差，乘以调速器增益系数后经过一阶惯性环节得出虚拟同步旋转坐标系形成过程中的调速器功率，以维持虚拟同步旋转坐标系的转速在所述转速标准值附近。5.如权利要求1所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，在并网变流器电流控制结构中增加自动励磁调节环节，以确定并网变流器输出电流的幅值参考值，调整并网变流器输出电流和形成的励磁磁场幅值，维持气隙磁场和端电压的幅值，同时响应原边交、直轴电流引起的端电压变化。6.如权利要求5所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，在并网变流器电流控制结构中增加自动励磁调节环节，具体过程为：端电压标准值与实际端电压幅值做差，经过比例环节和一节惯性环节后，得出并网变流器输出电流幅值参考值增量，与并网变流器输出电流基准值相加后，得到并网变流器输出电流幅值参考值，输入至并网变流器输出电流矢量控制环节，从而改变励磁电流大小，维持端电压。7.如权利要求1所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，构建虚拟同步旋转坐标系，具体为：其中，Tm_vs为虚拟机械转矩，Te_vs为虚拟电磁转矩，Pref为有功功率参考值，Pes为原边电磁功率，D为阻尼系数，J为虚拟惯量，ωrv为虚拟同步转子转速，ωs为原边电流矢量旋转速度。8.如权利要求1所述的一种基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法，其特征在于，并网变流器输出电流矢量控制结构具体为：并网变流器在虚拟同步坐标系下的电流参考值只存在d轴分量，参考值与电流测量反2CN112952911A权利要求书2/2页馈值做差后经过PI调节器得出电压调制信号，经过SPWM调制得出并网变流器的开关信号，控制并网变流器开关管通断获得调制电压对输出电流进行控制。9.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1‑7任一项所述的基于耦合电感的并网变流器虚拟同步控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求