一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统及方法，采用双锁相锁幅环交叉耦合结构，直接控制变流器的输出电压与电网同步，从而控制变流器输出功率。本发明采用正序、负序锁相锁幅器实现同步控制器，能分别跟踪电网正、负序电压变化，在电网电压不对称时实现变流器与电网之间的同步。采用本发明的系统和方法可使变流器具有自发地对电网提供无延时的动态功率支撑的能力，并在电网不对称时消除变流器输出的负序电流、抑制有功功率和无功功率的波动，不仅能保持虚拟同步控制的优点，较好的稳定性及自发地为电网提无延时的动态功率支撑，而且还有效抑制电网电压不对称期间变流器输出的负序电流，保障变流器的安全、稳定运行。

主权项

一种电网电压不对称下变流器的虚拟同步控制系统，其特征在于，包括同步控制器(1)、功率控制器(2)和瞬时功率计算器(3)；所述瞬时功率计算器(3)的第一输入端用于接收电网电压v_gabc，所述瞬时功率计算器(3)的第二输入端用于接收电网电流i_gabc，根据所述电网电压v_gabc和所述电网电流i_gabc获得瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q；所述功率控制器(2)的第一输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第一输出端连接，所述功率控制器(2)的第二输入端与所述瞬时功率计算器(3)的第二输出端连接，所述功率控制器(2)的第三输入端用于接收变流器的有功功率参考值P_ref，所述功率控制器(2)的第四输入端用于接收变流器的无功功率参考值Q_ref，根据所述瞬时有功功率P、所述瞬时无功功率Q、所述有功功率参考值P_ref和所述无功功率参考值Q_ref获得正序电压d轴参考值正序电压q轴参考值负序电压d轴参考值负序电压q轴参考值所述同步控制器(1)的第一输入端连接至所述功率控制器(2)的第一输出端，所述同步控制器(1)的第二输入端连接至所述功率控制器(2)的第二输出端，所述同步控制器(1)的第三输入端连接至所述功率控制器(2)的第三输出端，所述同步控制器(1)的第四输入端连接至所述功率控制器(2)的第四输出端，所述同步控制器(1)的第五输入端用于接收所述电网电压v_gabc，所述同步控制器(1)的第六输入端用于接收直流母线电压V_dc，根据所述功率控制器(2)的输出、所述电网电压v_gabc和所述直流母线电压V_dc获得用于驱动变流器的驱动信号S_abc；所述同步控制器(1)包括CLARKE变换器(11)、第一锁相锁幅器(12)、第一坐标变换器(13)、第二锁相锁幅器(14)、第二坐标变换器(15)、第一前馈计算器(16)、第二前馈计算器(17)、PWM调制发生器(18)、第一加法器G1、第二加法器G2、第三加法器G3、第四加法器G4、第五加法器G5和第六加法器G6；所述第一锁相锁幅器(12)的第一输入端作为所述同步控制器(1)的第一输入端并接收正序电压d轴参考值所述第一锁相锁幅器(12)的第二输入端作为所述同步控制器(1)的第二输入端并接收正序电压q轴参考值所述第一锁相锁幅器(12)的第三输入端用于接收第三减法器G3输出电网正序电压α轴分量v_gα1，所述第一锁相锁幅器(12)的第四输入端用于接收第四减法器G4输出电网正序电压β轴分量v_gβ1；所述第一坐标变换器(13)的第一输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第一输出端，所述第一坐标变换器(13)的第二输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输出端；所述CLARKE变换器(11)的输入端作为所述同步控制器(1)的第五输入端并接收所述电网电压v_gabc；所述第二锁相锁幅器(14)的第一输入端作为所述同步控制器(1)的第三输入端并接收负序电压d轴参考值所述第二锁相锁幅器(14)的第二输入端作为所述同步控制器(1)的第四输入端并接收负序电压q轴参考值所述第二锁相锁幅器(14)的第三输入端用于接收第一减法器G1输出电网负序电压α轴分量v_gα2，所述第二锁相锁幅器(14)的第四输入端用于接收第二减法器G2输出电网负序电压β轴分量v_gβ2；所述第二坐标变换器(15)的第一输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第一输出端，所述第二坐标变换器(15)的第二输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输出端；所述第一前馈计算器(16)的第一输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第一输入端并接收正序电压d轴参考值所述第一前馈计算器(16)的第二输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输入端并接收正序电压q轴参考值所述第一前馈计算器(16)的第三输入端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第二输出端正序电压相位θ⁺；所述第二前馈计算器(17)的第一输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第一输入端，所述第二前馈计算器(17)的第二输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输入端，所述第二前馈计算器(17)的第三输入端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第二输出端；所述第一加法器G1的第一输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第一输出端，所述第一加法器G1的第二输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第一输出端，所述第一加法器G1的第三输入端连接至所述第一前馈计算器(16)的第一输出端；所述第一加法器G1的输出端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第三输入端；所述第二加法器G2的第一输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第二输出端，所述第二加法器G2的第二输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第二输出端，所述第二加法器G2的第三输入端连接至所述第一前馈计算器(16)的第二输出端，所述第二加法器G2的输出端连接至所述第二锁相锁幅器(14)的第四输入端；所述第三加法器G3的第一输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第一输出端，所述第三加法器G3的第二输入端连接至CLARKE变换器(11)的第一输出端，所述第三加法器G3的第三输入端连接至第二前馈计算器(17)的第一输出端，所述第三加法器G3的输出端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第三输入端；所述第四加法器G4第一输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第二输出端，第二输入端连接至所述CLARKE变换器(11)的第二输出端，第三输入端连接至所述第二前馈计算器(17)的第二输出端，输出端连接至所述第一锁相锁幅器(12)的第四输入端；所述第五加法器G5的第一输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第一输出端，第二输入端连接至所述第二坐标变换器(15)的第一输出端；所述第六加法器G6的第一输入端连接至所述第一坐标变换器(13)的第二输出端，第二输入端连接至第二坐标变换器(15)的第二输出端；所述PWM调制发生器(18)的第一输入端连接至所述第五加法器G5的输出端，所述PWM调制发生器(18)的第二输入端连接至所述第六加法器G6的输出端，所述PWM调制发生器(18)的第三输入端作为同步控制器(1)的第六输入端接收所述直流母线电压V_dc；所述PWM调制发生器(18)的输出端作为同步控制器(1)的输出端用于输出驱动信号S_abc。