1.一种电网电压不平衡时基于直接功率控制的虚拟同步发电机控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)利用降阶广义积分器分离电网电压及并网电流正序分量;计算瞬时功率、平均瞬时功率;
(2)将平均瞬时功率代入传统虚拟同步控制策略得到基准调制信号;
(3)建立直接功率控制环,通过设定电网电压不平衡时功率指令值,经直接功率控制环得到实现输出功率无波动、输出电流正弦且三相平衡两个不同控制目标时的修正调制信号;
(4)将基准调制信号和修正调制信号进行叠加,送入空间矢量脉宽调制模块,得到开关器件的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种电网电压不平衡时基于直接功率控制的虚拟同步发电机控制方法,其特征在于步骤(1)所述的利用降阶广义积分器分离电网电压及并网电流正序分量,计算瞬时功率及平均瞬时功率的方法为:(1-1)利用离散化后降阶广义积分器得到电压、电流正序分量,离散化降阶广义积分器的表达式如式(1)所示:式中,ω为角频率,Ts为采样周期,uα+为经过降阶广义积分器处理后得到的电压α轴正序分量,uβ+为经过降阶广义积分器处理后的电压β轴正序分量,eα+为送入降阶广义积分器的电压α轴正序分量,eβ+为送入降阶广义积分器的电压β轴正序分量,下标α、β表示两相静止αβ坐标下的α、β分量,上标+表示正序分量,n为第n次采样;
(1-2)计算瞬时功率Pg、Qg,平均瞬时功率P0、Q0,计算公式如式(2)、(3)所示:式中,eα、eβ为两相静止αβ坐标系下电网电压的α、β轴分量,iα、iβ为两相静止αβ坐标系下的输出电流的α、β轴分量,上标+表示正序分量。
3.根据权利要求1所述的一种电网电压不平衡时基于直接功率控制的虚拟同步发电机控制方法,其特征在于步骤(2)所述的将平均瞬时功率代入传统虚拟同步控制策略控制得到基准调制信号的方法为:(2-1)将有功功率指令Pref及平均瞬时功率P0代入式(4)得到电压相位:式中,J为虚拟转动惯量,Dp为阻尼系数,ω为角频率,ωn为额定角频率,θ为相位角;
(2-2)将无功功率指令Qref及平均瞬时功率Q0代入式(5)得到电压幅值:U=K∫(Qref-Q0)dt (5)式中,K为积分系数,U为输出电压有效值;
(2-3)将有功环节输出作为调制波频率和相位,将无功环节输出作为调制波幅值,按照式(6)合成基准三相调制电压uam、ubm、ucm,经过克拉克变换得到两相静止坐标下的基准调制电压uα、uβ,clark变换公式如式(7):
4.根据权利要求1所述的一种电网电压不平衡时基于直接功率控制的虚拟同步发电机控制方法,其特征在于步骤(3)所述的建立直接功率控制环,通过设定电网电压不平衡时功率指令值,经直接功率控制环得到实现输出功率平稳、输出电流正弦且三相平衡两个不同控制目标时的修正调制信号,利用直接功率控制得到电网电压不平衡时修正调制信号的方法为:(3-1)应用矢量比例积分谐振控制器建立直接功率控制环,矢量比例积分控制器的表达式如式(8)所示:式中,Kp、Ki为二倍频矢量比例积分控制器控制参数,ωc为矢量比例积分控制的带宽,ωn为额定角频率;
(3-2)为保证电网电压不平衡时,输出功率平稳,设置直接功率控制的功率指令值Pcom=0,Qcom=0,得到输出功率平稳控制目标的输出结果u′α_com、u′β_com;
(3-3)为保证电网电压不平衡时,输出电流正弦且三相平衡,重新设置直接功率控制功率指令值Pcom、Qcom,得到电流正弦且三相平衡时控制目标的输出结果u′α_com、u′β_com,实现电流正弦且三相平衡将功率指令值按式(9)设置:式中,Pg、Qg为输出瞬时功率,P0、Q0为输出平均瞬时功率;
(3-4)将直接功率控制的输出信号通过转换矩阵M转换为修正调制信号,转换方程如式(10)所示,M如式(11)所示:式中,uα_com、uβ_com为αβ坐标系下的修正调制信号,u′α_com、u′β_com分别为αβ坐标系下的直接功率控制输出量,eα、eβ为两相静止αβ坐标系下电网电压的α、β轴分量,iα、iβ为两相静止αβ坐标系下的输出电流的α、β轴分量。