一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，首先采集并聯(lián)組網(wǎng)中單臺逆變器的輸出電壓u0和輸出電流i0，得到并聯(lián)組網(wǎng)電壓的幅值U0和頻率f；分別經(jīng)過無功功率和有功功率計算，獲得逆變器的輸出無功功率Q；將U0和Q作為無功?電壓控制環(huán)節(jié)的輸入，得到勵磁電動勢E；將額定有功功率Pref和f作為有功?頻率控制環(huán)節(jié)的輸入，得到機械功率Pm；建立虛擬同步發(fā)電機的本體模型；將機械功率Pm和勵磁電動勢E輸入同步發(fā)電機模型中，輸出調(diào)制電壓；將調(diào)制電壓進行脈寬調(diào)制，再經(jīng)過隔離放大后作用于逆變主電路，完成基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制。本發(fā)明微電網(wǎng)中各逆變器輸出的電壓波形可保持一致，從而有效抑制環(huán)流，實現(xiàn)微電網(wǎng)中逆變器的并聯(lián)運行。
【專利說明】一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián) 組網(wǎng)控制方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及電力行業(yè)的快速發(fā)展，社會對能源利用率、電能質(zhì) 量以及供電安全性和可靠性的要求越來越高。傳統(tǒng)的火力發(fā)電大量消耗以煤為主的化石能 源，由此帶來的能源短缺、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等問題日益加重，大力推動基于新能源的分 布式發(fā)電已迫在眉睫。然而分布式發(fā)電系統(tǒng)單機接入電網(wǎng)的成本高、控制困難，并且會對電 網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊。由分布式發(fā)電單元并聯(lián)組成的微電網(wǎng)在提高系統(tǒng)可靠性、提升系統(tǒng)功 率以及降低成本方面有著巨大的優(yōu)勢，而且極大地削弱了分布式發(fā)電系統(tǒng)單機接入的不利 影響，這對于實現(xiàn)新能源的可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。分布式電源經(jīng)過電力電子接口的 逆變器接入微電網(wǎng)內(nèi)，因此研究試用于微電網(wǎng)中各逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)，使并聯(lián)的各逆 變器能夠根據(jù)自身的容量合理調(diào)節(jié)有功和無功功率，輸出波形一致的電壓，從而有效地抑 制環(huán)流，這對于實現(xiàn)微電網(wǎng)的安全、可靠和穩(wěn)定運行具有十分重大的意義。
[0003] 現(xiàn)有的主從控制并聯(lián)技術(shù)是產(chǎn)生時間比較久，技術(shù)相對比較成熟的一種逆變器并 聯(lián)控制技術(shù)，圖1是主從控制的原理圖。該技術(shù)的主要思想是在各逆變器中選出一臺逆變器 作為主模塊，該模塊采用電壓電流雙閉環(huán)控制方法控制負載電壓，是電壓型逆變器。而其他 的逆變器作為從模塊，只采用電流閉環(huán)控制，通過控制自身的輸出電流來跟蹤主模塊電壓 環(huán)輸出的參考電流，從而向系統(tǒng)中輸出功率。
[0004] 主從控制方法過于依賴逆變器主模塊以及控制器，系統(tǒng)的冗余性能比較差，主模 塊或者控制器一旦失效，整個微電網(wǎng)系統(tǒng)就會崩潰。而且主從控制法必須要考慮主、從模式 的安全切換問題，參考電壓的微小差異都會在切換過程中引起很大的環(huán)流。所以，主從控制 并不能很好的實現(xiàn)并聯(lián)冗余控制設(shè)計。
[0005] 目前，國外一些發(fā)達國家已經(jīng)開展了微電網(wǎng)的技術(shù)研究，其中逆變器并聯(lián)控制采 用的方法以下垂法為主，圖2即為微電網(wǎng)中采用下垂法的逆變器控制原理圖。微電網(wǎng)中各逆 變器根據(jù)采樣得到的電壓電流計算自身輸出的有功功率和無功功率，然后分別對其給定頻 率和給定電壓幅值進行相應(yīng)的反向調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)負載功率的均分和輸出電壓波形的一 致。下垂控制策略使負載功率在微電網(wǎng)中的各逆變器間得到合理分配，同時逆變器輸出電 壓幅值和頻率也自動調(diào)整在相同的工作點上。
[0006] 現(xiàn)有的下垂控制僅僅模擬了同步發(fā)電機的下垂特性，并沒有考慮同步發(fā)電機的機 械慣量大、輸出阻抗大等特點，而這些特點正是同步發(fā)電機組可靠并聯(lián)組網(wǎng)，并實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn) 定運行不可缺少的條件。而且下垂法的數(shù)學(xué)模型中沒有考慮慣性和阻尼，因此應(yīng)用于微電 網(wǎng)中逆變器的并聯(lián)時，可能會帶來較大的暫態(tài)電流沖擊。
[0007] 同時下垂系數(shù)的設(shè)計也較為復(fù)雜，設(shè)計不當(dāng)有可能導(dǎo)致逆變器工作不穩(wěn)定，對電 網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于逆變器的多虛擬同 步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，能夠控制微電網(wǎng)中逆變器并聯(lián)穩(wěn)定運行。
[0009] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 包括以下步驟：
[0011] 步驟一:采集并聯(lián)組網(wǎng)中單臺逆變器的輸出電壓uo和輸出電流io,輸出電壓uo通過 鎖相環(huán)得到并聯(lián)組網(wǎng)電壓的幅值Uo和頻率f;
[0012] 步驟二:經(jīng)過無功功率計算，獲得逆變器的輸出無功功率Q;經(jīng)過有功功率計算，獲 得逆變器的輸出電磁功率Pe;
[0013] 步驟三:將Uo和Q作為無功-電壓控制環(huán)節(jié)的輸入，得到勵磁電動勢E;將額定有功 功率pref和f作為有功-頻率控制環(huán)節(jié)的輸入，得到機械功率p m;
[0014] 步驟四：建立虛擬同步發(fā)電機的本體模型；
[0015] 步驟五:將機械功率Pm和勵磁電動勢E輸入同步發(fā)電機模型中，輸出調(diào)制電壓；
[0016] 步驟六:將調(diào)制電壓進行脈寬調(diào)制，再經(jīng)過隔離放大后作用于逆變主電路，完成基 于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制。
[0017] 進一步地，步驟二中(?=G_7sin供，f=(//cosf其中U為輸出電壓uQ的有效值，I為 輸出電流i〇的有效值，?5為輸出電壓uo與輸出電流io的相位差。
[0018] 進一步地，步驟三中的機械功率Pm由額定有功功率Pref和功率偏差Δ p組成；
[0019] Λ P = kf (fN-f)，kf為比例調(diào)節(jié)系數(shù)，fN為額定頻率，f為輸出電壓的頻率。
[0020]進一步地，步驟三中的勵磁電動勢E由虛擬同步發(fā)電機的空載電勢Εο、無功功率調(diào) 節(jié)單元的輸出電動勢Δ Eq和機端電壓調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢Δ Ευ組成，Ε = Εο+ Δ Eq+Δ Ευ;
[0021] 其中，Δ EQ = kq(Qref-Q):
;kq和kP均為比例系數(shù)，Qref為額 定無功功率，lu為積分系數(shù)，Urrf為額定電壓幅值。
[0022] 進一步地，步驟四中的虛擬同步發(fā)電機的本體模型為：
[0027] 式中：為虛擬同步發(fā)電機本體模型的輸出電壓向量;左為勵磁電動勢向量;Ra為 電樞電阻;Xs為同步電抗;/為電樞電流向量;J為轉(zhuǎn)動慣量；ω為機械角速度；ω Ν為額定角 速度;Tm為機械轉(zhuǎn)矩;Te為電磁轉(zhuǎn)矩;D為阻尼系數(shù);Pm為機械功率;Θ為電角度。
[0028] 進一步地，步驟五具體包括：
[0029] 501、輸入機械功率PdP輸出電磁功率Pe，根據(jù)式（1-1)計算出角速度ω，對ω積分 得到電角度Θ，根據(jù)公式左=丑sia及求得勵磁電動勢向量；
[0030] 502、求得虛擬同步發(fā)電機的定子壓降(/?,, +./Λ' )/ ;
[0031] 503、根據(jù)勵磁電動勢向量和虛擬同步發(fā)電機的定子壓降求得虛擬同步發(fā)電機本 體模型的輸出電壓向量? ,將該輸出電壓向量#作為SPWM調(diào)制輸入的調(diào)制電壓。
[0032] 進一步地，逆變主電路為單相全橋電壓型逆變電路。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0034] 1、采用本發(fā)明設(shè)計的控制方法，對微電網(wǎng)中的逆變器采用基于同步發(fā)電機模型的 控制策略，將其等效為同步發(fā)電機，使得逆變器的輸出特性具有同步發(fā)電機的優(yōu)良特性，微 電網(wǎng)中各逆變器輸出的電壓波形可以保持一致，從而有效地抑制環(huán)流，實現(xiàn)微電網(wǎng)中逆變 器的并聯(lián)運行，且運行穩(wěn)定；
[0035] 2、采用本發(fā)明控制方法的逆變器可以根據(jù)負載的變化合理調(diào)節(jié)輸出的有功功率 和無功功率，具有電壓支撐和頻率支撐能力，有效地提高了逆變器的并聯(lián)組網(wǎng)性能，提升了 微電網(wǎng)運行的安全性和可靠性；
[0036] 3、微電網(wǎng)中的各逆變器采用本控制算法能夠模擬同步發(fā)電機的特性，可以為系統(tǒng) 提供慣性和阻尼，使系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)過程變得平滑，從而提高系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性；
[0037] 4、本發(fā)明的控制方法實現(xiàn)簡單，實時性高，便于采用基于嵌入式系統(tǒng)的方法進行 硬件實現(xiàn)。 【【附圖說明】】
[0038] 圖1是現(xiàn)有的主從控制原理圖；
[0039]圖2是現(xiàn)有的下垂控制原理圖；
[0040]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[00411圖4是本發(fā)明的單臺虛擬同步發(fā)電機的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明的流程圖；
[0043] 圖6是本發(fā)明的虛擬同步發(fā)電機算法的本體模型；
[0044] 圖7是本發(fā)明虛擬同步發(fā)電機算法的有功調(diào)節(jié)框圖；
[0045] 圖8是本發(fā)明虛擬同步發(fā)電機算法的無功調(diào)節(jié)框圖。 【【具體實施方式】】
[0046] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0047] 參見圖3,其中，每個虛線框表示一個虛擬同步發(fā)電機。多個虛擬同步發(fā)電機均進 行獨立控制，自動地根據(jù)負載的消耗功率調(diào)節(jié)自身輸出，然后將各虛擬同步發(fā)電機輸出并 聯(lián)組成微電網(wǎng)，從而共同為負載供電。因為每個并聯(lián)的虛擬同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)都一致，所以 通過對單個的虛擬同步發(fā)電機研究從而實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)技術(shù)的研究。
[0048] 單臺虛擬同步發(fā)電機的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，逆變主電路為單相全橋電壓型逆變 電路。濾波電路采用LCL濾波電路，驅(qū)動控制電路采用基于高速光耦的隔離驅(qū)動電路。本發(fā) 明重點是并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，接下來具體說明一下并聯(lián)組網(wǎng)控制的過程。
[0049] 參見圖5和圖6,本發(fā)明主要的控制流程如下：以并聯(lián)組網(wǎng)點處的電壓、頻率和功率 為控制目標(biāo)，測量和計算該點的電壓、頻率、電流、有功功率和無功功率值，將其作為控制環(huán) 節(jié)的輸入，經(jīng)無功-電壓和有功-頻率控制環(huán)節(jié)的調(diào)控得到虛擬同步發(fā)電機的本體模型所需 的機械功率和勵磁電動勢，再將其輸入到本體模型中，并將本體模型的輸出調(diào)制電壓經(jīng)過 SPWM調(diào)制，得到的PWM控制信號經(jīng)過驅(qū)動控制電路隔離放大最后作用于逆變主電路，從而實 現(xiàn)了整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制。本發(fā)明具體包括以下步驟：
[0050] 步驟一:采集并聯(lián)組網(wǎng)中單臺逆變器的輸出電壓UQ和輸出電流i〇,輸出電壓UQ通過 鎖相環(huán)可以獲得并聯(lián)組網(wǎng)電壓的幅值Uo和頻率f。
[0051 ]步驟二:經(jīng)過無功功率計算，獲得逆變器的輸出無功功率Q;經(jīng)過有功功率計算，獲 得逆變器的輸出電磁功率匕。計算公式為：
[0052] 0=07 sin ^
[0053] P -=UI cos φ
[0054] 其中，U為輸出電壓uo的有效值，I為輸出電流iο的有效值，Ρ為輸出電壓uo與輸出電 流io的相位差。
[0055] 步驟三:將Uo和Q作為無功-電壓控制環(huán)節(jié)的輸入，得到虛擬同步發(fā)電機本體模型 所需的勵磁電動勢E;將額定有功功率和f作為有功-頻率控制環(huán)節(jié)的輸入，得到虛擬同 步發(fā)電機本體模型所需的機械功率Pm;
[0056] 301、傳統(tǒng)同步發(fā)電機通過對輸入機械功率的調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功輸出，并 且通過調(diào)頻器來實現(xiàn)對電網(wǎng)頻率偏差的調(diào)節(jié)。借鑒同步發(fā)電機的有功調(diào)節(jié)原理，通過對虛 擬同步發(fā)電機機械功率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)微網(wǎng)中逆變器有功指令的調(diào)節(jié)。
[0057]如圖7所示，機械功率Pm由額定有功功率Pref和功率偏差△ P兩部分組成。其中，功 率偏差是由頻率偏差乘以比例系數(shù)得到的，功率偏差可以理解為是對輸出電壓頻率的比例 調(diào)節(jié)。比例系數(shù)為kf，調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)系數(shù)k f，使得輸出電壓的頻率最終等于額定頻率值，即功 率偏差可以表示為：
[0058] Δ P = kf (fN_f)，fN為額定頻率，f為實際輸出電壓的頻率，kf為比例調(diào)節(jié)系數(shù)，通過 對頻率偏差的調(diào)節(jié)，使得輸出電壓的頻率與額定頻率值相等。
[0059 ]系統(tǒng)負荷的波動會引起輸出電壓頻率的變化，頻率偏差通過比例調(diào)節(jié)可以得到有 功功率偏差，將其與額定有功功率值相加便可得到機械功率。虛擬同步發(fā)電機的有功調(diào)節(jié) 在輸出有功功率跟蹤的基礎(chǔ)上，還能針對其組網(wǎng)點頻率的偏差作出有功調(diào)節(jié)響應(yīng)，有效的 提升了逆變器應(yīng)對頻率異常的能力。
[0060] 302、同步發(fā)電機通過調(diào)節(jié)勵磁來調(diào)節(jié)其輸出的無功功率和機端電壓，借鑒此原 理，可以通過調(diào)節(jié)虛擬同步發(fā)電機的勵磁電動勢來調(diào)節(jié)機端電壓和無功功率。
[0061] 參見圖8,勵磁電動勢E由三部分組成，分別是虛擬同步發(fā)電機的空載電勢Eo、無功 功率調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢△ Eq和機端電壓調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢△ Ευ。無功功率調(diào)節(jié)單 元的輸出電動勢△ Eg是對輸出無功功率的比例(Ρ)調(diào)節(jié)，機端電壓調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢 Α Ευ是對輸出電壓幅值的比例-積分(PI)調(diào)節(jié)。
[0062]其中，空載電勢Εο表征了逆變器空載運行時的機端電壓。
[0063] 無功功率調(diào)節(jié)單元取為比例環(huán)節(jié)，則：
[0064] Δ EQ = kq(Qref-Q)；
[0065] 機端電壓調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢△ Ευ可以等效為同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器的輸 出，取為比例積分環(huán)節(jié)
[0066] kq為比例系數(shù)，Qref為額定無功功率，Q為輸出的無功功率;kP為比例系數(shù)，ki為積分 系數(shù)，U rrf為額定電壓幅值;U〇為輸出電壓幅值。
[0067] 所以，虛擬同步發(fā)電機的勵磁電動勢為：
[0068] Ε = Εο+ΔΕ〇+ΔΕυ
[0069] 虛擬同步發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)在保證無功功率跟蹤的同時，還能參與微電網(wǎng)電壓的 調(diào)節(jié)，根據(jù)電壓的偏差為其并入微電網(wǎng)提供必要的無功支撐。
[0070] 步驟四：建立虛擬同步發(fā)電機的本體模型;對于不同的實際應(yīng)用問題，同步發(fā)電機 的模型有著不同程度的簡化。本發(fā)明的目的是使微網(wǎng)中的逆變器能夠模擬同步發(fā)電機的特 性，為了避免發(fā)電機復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，簡化逆變器的實現(xiàn)算法，所以采用同步發(fā)電機的 二階經(jīng)典模型。該模型包括了轉(zhuǎn)子的機械特性和定子的電氣特性，模擬了同步發(fā)電機輸出 阻抗大、轉(zhuǎn)動慣量大和自同步等優(yōu)點。
[0071] 虛擬同步發(fā)電機的本體模型如下：
[0076] 式中：紋為虛擬同步發(fā)電機本體模型的輸出電壓向量，即調(diào)制電壓向量;左為勵磁 電動勢向量;Ra為電樞電阻;X s為同步電抗;f為電樞電流向量;J為轉(zhuǎn)動慣量；ω為機械角速 度；ω ν為額定角速度;Tm為機械轉(zhuǎn)矩;為電磁轉(zhuǎn)矩;D為阻尼系數(shù);Pm為機械功率;為輸出 電磁功率;Θ為電角度。
[0077] 采用公式（1-1)、（1-2)、（1_3)和（1-4)可以得到虛擬同步發(fā)電機的本體模型，如圖 6所示，因為該模型中還沒有考慮同步發(fā)電機的調(diào)速器和勵磁控制系統(tǒng)，所以稱其為本體模 型。
[0078] 步驟五:將機械功率Pm和勵磁電動勢E輸入同步發(fā)電機模型中，輸出調(diào)制電壓U%該 模型得到虛擬同步發(fā)電機輸出的具體流程為：
[0079] 501、由機械功率Pm和反饋的電磁功率Pe，根據(jù)式（1-1)計算出角速度ω，對ω積分 得到電角度Θ，取其正弦函數(shù)，再乘以勵磁電動勢Ε的幅值，最后便得到勵磁電動勢向量，即 根據(jù)公式sin (9求得勵磁電動勢向量；
[0080] 502、用虛擬同步發(fā)電機的電樞電阻1^和同步電抗Xs，乘以輸出電流向量即電樞電 流向量j，便可得到虛擬同步發(fā)電機的定子壓降，虛擬同步發(fā)電機的定子壓降的表達式為 (R^,+jXJi；
[0081] 503、用勵磁電動勢向量減去虛擬同步發(fā)電機的定子壓降可以得到虛擬同步發(fā)電 機的端電壓向量tT。
[0082] 步驟六:將乍為調(diào)制電壓If進行SPWM調(diào)制，再經(jīng)過驅(qū)動控制電路隔離放大后作用 于逆變主電路，完成基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制。
[0083]為了使微電網(wǎng)能夠穩(wěn)定地、高質(zhì)量地向負荷供電，微電網(wǎng)中的各逆變器必須保證 能夠輸出一致的、穩(wěn)定的電壓波形，從而有效抑制環(huán)流，并且還能夠在負荷出現(xiàn)波動的時候 自動調(diào)節(jié)自身的輸出功率，進而維持系統(tǒng)頻率與電壓的穩(wěn)定。同步發(fā)電機具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)功 率平衡，維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的作用，并具有自同步特性。本發(fā)明對微電網(wǎng)中的逆變器采用基 于同步發(fā)電機模型的控制策略，將其等效為同步發(fā)電機，使得逆變器的輸出特性具有同步 發(fā)電機的優(yōu)良特性。本發(fā)明借鑒同步發(fā)電機在傳統(tǒng)發(fā)電中的優(yōu)勢，結(jié)合逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)， 建立了虛擬同步發(fā)電機模型，并在逆變器的控制環(huán)節(jié)中引入了同步發(fā)電機的控制算法，使 得逆變器具有調(diào)頻、調(diào)壓和調(diào)功的能力，有效地提高了逆變器的并聯(lián)組網(wǎng)性能，進而提升了 微電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。
[0084]本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0085] 1、本發(fā)明使微電網(wǎng)中各逆變器輸出的電壓波形保持一致，有效地抑制了環(huán)流，從 而可以實現(xiàn)微電網(wǎng)中逆變器的并聯(lián)運行；
[0086] 2、本發(fā)明使微電網(wǎng)中的逆變器在輸出特性上與同步發(fā)電機等效，逆變器可以根據(jù) 負載的變化調(diào)節(jié)自身輸出的有功和無功，所以具有一定的電壓支撐能力和頻率支撐能力；
[0087] 3、采用本發(fā)明本算法的逆變器的輸出特性具有慣性和阻尼特性，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)過 程變得平滑，從而提高系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性；
[0088] 4、本發(fā)明的控制方法實現(xiàn)簡單，實時性高，便于采用基于嵌入式系統(tǒng)的方法進行 硬件實現(xiàn)。
[0089] 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點是用電力電子裝置模擬了同步發(fā)電機的特性，從而實現(xiàn)了微 電網(wǎng)中多個逆變器的并聯(lián)組網(wǎng)運行。而且當(dāng)系統(tǒng)負載波動時，逆變器能夠平滑的響應(yīng)并能 及時調(diào)節(jié)輸出，從而降低了暫態(tài)調(diào)節(jié)過程的電流沖擊，提高了微電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、安全性 和可靠性。
【主權(quán)項】
1. 一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其特征在于:包括以下步 驟： 步驟一:采集并聯(lián)組網(wǎng)中單臺逆變器的輸出電壓UO和輸出電流io,輸出電壓UO通過鎖相 環(huán)得到并聯(lián)組網(wǎng)電壓的幅值Uo和頻率f; 步驟二:經(jīng)過無功功率計算，獲得逆變器的輸出無功功率Q;經(jīng)過有功功率計算，獲得逆 變器的輸出電磁功率Pe; 步驟三:將Uo和Q作為無功-電壓控制環(huán)節(jié)的輸入，得到勵磁電動勢E;將額定有功功率 Prrf和f作為有功-頻率控制環(huán)節(jié)的輸入，得到機械功率Pm; 步驟四：建立虛擬同步發(fā)電機的本體模型； 步驟五:將機械功率Pm和勵磁電動勢E輸入同步發(fā)電機模型中，輸出調(diào)制電壓； 步驟六:將調(diào)制電壓進行脈寬調(diào)制，再經(jīng)過隔離放大后作用于逆變主電路，完成基于逆 變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于：步驟二中(?=〇7 sin w，G=L// COi^ :其中U為輸出電壓Uo的有效值，I為輸出電流 i〇的有效值，P為輸出電壓Uq與輸出電流io的相位差。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于:步驟三中的機械功率Pm由額定有功功率Pref和功率偏差Δ P組成；Δ P = kf(fN-f)， kf為比例調(diào)節(jié)系數(shù)，f N為額定頻率，f為輸出電壓的頻率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于:步驟三中的勵磁電動勢E由虛擬同步發(fā)電機的空載電勢Eo、無功功率調(diào)節(jié)單元的 輸出電動勢A Eq和機端電壓調(diào)節(jié)單元的輸出電動勢Δ Eu組成，E = Eo+ Δ Eq+ Δ Eu; 其4;kq和kP均為比例系數(shù)，Qref為額定無功 功率，ki為枳分糸數(shù)，Uref為額定電壓幅值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于:步驟四中的虛擬同步發(fā)電機的本體模型為：AT : t/ 73膽mIHJ歹次 電機卒1傘恢MtfJ挪ffi電壓IOJ星；?_73則撤電2?勢向量；Ra為電樞電 阻;Xs為同步電抗；I為電樞電流向量;J為轉(zhuǎn)動慣量；ω為機械角速度；ω N為額定角速度;Tm 為機械轉(zhuǎn)矩;Te為電磁轉(zhuǎn)矩;D為阻尼系數(shù);Pm為機械功率;Θ為電角度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于:步驟五具體包括： 501、 輸入機械功率PjP輸出電磁功率Pe3，根據(jù)式（1-1)計算出角速度ω，對ω積分得到 電角度Θ，根據(jù)公式茲求得勵磁電動勢向量； 502、 求得虛擬同步發(fā)電機的定子壓降(義+認、)/ ; 503、 根據(jù)勵磁電動勢向量和虛擬同步發(fā)電機的定子壓降求得虛擬同步發(fā)電機本體模 型的輸出電壓向量將該輸出電壓向量乍為SPWM調(diào)制輸入的調(diào)制電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆變器的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)組網(wǎng)控制方法，其 特征在于:逆變主電路為單相全橋電壓型逆變電路。
【文檔編號】H02J3/46GK106026196SQ201610607203
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】王孫安, 張磊, 張滕, 張斌權(quán), 盛萬興
【申請人】西安交通大學(xué)