虚拟柴油机控制的逆变电源与柴油机组的无缝切换方法

摘要

本发明公开了一种虚拟柴油机控制的逆变电源与柴油机组的无缝切换方法，包括逆变电源的虚拟柴油发电机控制及其与柴油发电机组间的无缝切换。逆变电源在下垂控制的基础上引入柴油发电机调速环节、转子运动方程和励磁模型，并且采用发电机的二阶机电暂态模型，使得逆变电源具有与柴油发电机相似的电气、机械特性和下垂特性，通过双闭环控制实现电源输出电压精确反应指令电压信号。逆变电源采用预同步控制，使逆变电源和柴油发电机输出同相，实现了逆变电源与柴油发电机间的无缝切换。本发明可以运用于逆变电源领域和新能源微电网领域等领域，能满足多个变流器并联或与柴油发电机并联的应用要求。

主权项

一种虚拟柴油机控制的逆变电源与柴油机组的无缝切换方法，适用于逆变电源与柴油发电机并联系统，所述并联系统包括柴油发电机组，所述柴油发电机组与柴油发电机线路开关连接；所述柴油发电机线路开关与电源逆变线路开关并联；所述电源逆变线路开关接逆变电源；其特征在于，包括以下步骤：1)柴油发电机独立向负载供电时，为了让逆变电源并联，首先采用锁相环控制获得电压相位，进行预同步处理，也就是在并联前逆变电源给定相位和给定电压由母线电压提供，此时开关控制器控制柴油发电机线路开关S₁闭合、电源逆变线路开关S₂断开；柴油发电机正常运行时逆变电源才进行并联；2)当检测到预同步相位ω_s和预同步检测相位ω_os相等多个周期后，说明逆变电源已经成功预同步，开关控制器控制S₁和S₂均闭合，此时柴油发电机与逆变电源开始并联，此时虚拟柴油发电机控制开始起到分配功率的作用；根据有功功率与角频率间的关系公式：调节逆变电源的输出电压角频率ω及输出有功功率P_o；式中，ω_n、P_m、J、T_m和T_o分别为逆变电源的额定角频率、机械功率、转动惯量、机械转矩和电磁转矩；ω_ref为指令角频率；根据无功功率与电压幅值间的关系公式：(Q_ref‑Q_o)k_u+u_ref＝u_n，调节逆变电源的输出电压幅值u_o以及输出无功功率Q_o；式中，Q_ref、u_ref和u_n分别为逆变电源输出的指令无功功率、指令电压和额定电压；k_u为无功调节增益；通过双闭环PI控制使逆变电源输出电压稳定跟踪指令电压；3)当母线有功功率P_s≈2P_o时，逆变电源与柴油发电机已经达到功率均分状态，此时开关控制器控制S₁断开、S₂保持闭合不变。