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专利号: 2019103049328
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种虚拟同步机输出反馈自适应控制方法,其特征在于,按照以下步骤实施:步骤1、通过电流传感器及电压传感器,分别采集三相全桥逆变器的输出电流、输出电压以及电网电压,将模拟信号转换为对应的输出电流数字量ia及ib和ic,输出电压数字量uoa及uob和uoc,以及电网电压数字量uga及ugb和ugc;

步骤2、计算无功功率‑调压控制输出的虚拟同步机励磁Mfif,并计算三相全桥逆变器的输出电压幅值uo及电网电压幅值ug,具体过程是,利用步骤1得到的输出电压三相信号uoa、uob、uoc和电网电压三相信号uga、ugb、ugc,经过幅值检测环节得到输出电压幅值uo和电网电压幅值ug,计算过程如式(1)、式(2)所示,输出电压幅值uo和电网电压幅值ug做差后乘以电压下垂系数Dq,得到电压波动对应的无功功率调节量ΔQv,与给定无功功率Qm减去实际无功功率Qe的差相加,得到总无功功率的变化量ΔQ,经过增益 的比例环节后进行积分,得到虚拟同步机励磁信号Mfif,如式(3)所示;

步骤3、计算VSG输出的有功功率Pe、无功功率Qe以及励磁电动势e,计算过程如式(4)所示,

式(4)中,ω和θ分别是有功调频控制环的输出信号虚拟角速度及相位,励磁电动势e=T T[ea eb ec] ;三相定子电流i=[ia ib ic]由步骤1得到;虚拟同步机励磁信号Mfif由步骤2得到;

上述的T表示向量转置运算;

步骤4、进行速度反馈控制,计算速度反馈系数初值Kt,计算速度反馈系数初值Kt,具体过程是:给定机械功率Pm与步骤3得出的有功功率Pe相减,得到误差信号ΔP;将误差信号ΔP与虚拟同步机电磁功率Pe经过微分反馈环节Kts的输出相减,相减的差值作为有功调频控制环的控制量P'm,如式(5)所示,速度反馈系数Kt由式(6)计算得到;

其中,ζ为系统阻尼比,J为系统虚拟转动惯量,Dp为有功频率调节下垂系数,ωo为系统频率期望值;

有功功角传递函数 Z为系统阻抗,Ug为电网相电压有效值,E为稳态励磁电压,该几个变量数值按照式(7)计算得到:

其中,X为系统阻抗的电感,R为系统阻抗的电阻;L1是逆变器侧的滤波电感,Lline是电网侧线路电感;R1是L1的寄生电阻,Rline是Lline的寄生电阻;α为系统阻抗角,δ为系统功角;

步骤5、实现有功功率‑调频控制,输出虚拟同步角速度ω和相位θ,并计算转速差Δω以及虚拟同步机角加速度采用式(8)得到虚拟同步机角加速度 然后,对虚拟同步机角加速度 积分得到虚拟同步机角速度ω;再对虚拟同步机角速度ω积分,得到虚拟同步机的相位θ;

其中,阻尼转矩Td=Dp(ω‑ω0);由步骤4得到的P'm除以ω0的商,再减去阻尼转矩Td,得到转矩变化量ΔT;

步骤6、根据步骤5得到的转速差Δω,设定速度反馈系数Kt,设定速度反馈系数Kt自适应调节规则如下:

6.1)如果Δω<2πΔfmax,则速度反馈系数Kt按照式(6)计算得到,其中阻尼ζ的选择方式为:N表示计数器,T表示阈值,如果计数器N>T则判断系统进入稳态;

6.2)如果Δω>2πΔfmax,那么速度反馈系数Kt按照式(10)计算得到:步骤7、利用步骤3得到的励磁电动势e,按照式(11)进行CLARK变换,得到α‑β静止坐标系下的电压量eα和eβ,即:步骤8、以步骤7得到的电压量eα和eβ为输入,进行空间矢量调制,得到驱动三相全桥逆变器的六路开关控制脉冲,实现三相交流电流回馈电网。