CN103259266B - 一种基于自频率同步的电压矢量稳定器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自频率同步的电压矢量稳定器及其控制方法；该方法包括检测电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas；当电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas或无功功率Q_meas不为零时，通过控制內电势矢量来抑制并网点的电压矢量变化，实现了并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性。本发明提出的控制方法主要是可分别由内频率控制器和幅值控制器独立产生电压矢量稳定器內电势矢量的旋转速度ω和幅值E；能维持并网点电压矢量的稳定，为并网点电压矢量提供了旋转速度惯性和幅值惯性，使电压矢量的旋转速度和幅值不易变化，从而解决了现有新能源发电厂的并网问题，提高了新能源发电厂的稳定性。

Description

一种基于自频率同步的电压矢量稳定器及控制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种基于自频率同步的电压矢量稳定器及控制方法。

背景技术

随着化石能源的日益减少，近些年来新能源发电得到了极大的发展，同时可以预期新能源发电将在未来各国的能源结构中将占有相当的比例。现今新能源发电主要包括风力发电以及光伏发电，由于中国能源资源与负荷需求的逆向分布，大规模的新能源发电厂常常接入到弱电网中，负荷与电厂之间距离达几百公里以上。由于电网弱，新能源发电厂的并网点处电压常常发生波动，但是风力发电机以及光伏并网逆变器对并网点电压的变化极为敏感，这些并网点电压的波动极大威胁到了新能源发电设备的稳定性。事实上，由于风场并网点电压的剧烈变化，甘肃、吉林等地的大型风场就曾多次出现大面积风机脱网的严重事故，大面积风电脱网引起了风电出力的大量损失，严重影响了电网稳定性。

现有技术解决上述问题主要有有功功率补偿和无功功率补偿两种方式。

一方面，以风力发电场为例。有功补偿装置使用储能系统补偿由于风功率波动带来的风电场输出功率的波动。这种补偿方法需要大容量的储能系统，价格昂贵，属于能量型有功补偿。但是，这种补偿方式忽略了对不同时间尺度(尤其是短时间尺度)有功功率的补偿，不能为系统提供电压矢量旋转速度惯性。

另一方面，现有的无功补偿装置主要以支撑并网点电压幅值作为控制目标进行补偿(如SVC、STATCOM等无功补偿设备)，通过补偿无功可以支撑并网点电压。但是，通过事故后的分析，使用变流器的新能源发电设备往往不是因为并网点电压过低而发生脱网事故，脱网事故往往是由于电压幅值变化过快、恢复过程中的过电压所造成。在这一点上，传统针对并网点电压幅值进行补偿的补偿方式不但不能抑制新能源发电设备的脱网，反而会加大脱网事故发生的概率。

综上所述，现有技术无法稳定新能源发电厂并网点电压矢量，也即无法为电网提供并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性，亟需发明一种电压矢量稳定器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于自频率同步的电压矢量稳定器及控制方法，旨在解决现有技术无法为电网提供并网点电压矢量旋转速度惯性和电压幅值惯性的问题。

本发明提供了一种基于自频率同步的电压矢量稳定器，所述电压矢量稳定器包括储能单元、电力电子变换器，滤波器，内频率控制器，幅值控制器，电压矢量控制单元和信号测量单元；所述电力电子变换器的第一输入输出端连接储能单元，电能在两者之间双向传输；电力电子变换器的第二输入输出端连接滤波器；电力电子变换器的输入控制端连接至电压矢量控制单元的输出端；滤波器连接外部的电网；所述信号测量单元的输入端连接至并网点；信号测量单元的第一输出端连接至所述内频率控制器的输入端，信号测量单元的第二输出端连接至所述幅值控制器的输入端，所述信号测量单元用于将从并网点处采集的电压和电流信号进行处理后输出有功功率P_meas、无功功率Q_meas和并网点电压的幅值U_meas；所述内频率控制器用于根据所述有功功率P_meas产生相角θ；所述幅值控制器用于根据所述无功功率Q_meas产生幅值E；所述电压矢量控制单元用于将内频率控制器输出的相角θ和幅值控制器输出的幅值E进行处理并输出开关控制信号给电力电子变换器的输入控制端。

更进一步地，所述内频率控制器包括依次连接的减法器、PI控制器、乘法器和积分器；减法器用于将有功功率参考值P_ref减去有功功率P_meas并输出功率误差；PI控制器用于将功率误差进行PI控制并输出内频率f；乘法器用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；积分器用于将旋转角旋转速度ω进行积分处理并输出相角θ。

更进一步地，所述内频率控制器包括依次连接的减法器、第一积分器、乘法器、第二积分器和阻尼器；减法器用于将有功功率参考值P_ref减去第二输入端有功功率P_meas再减去第三输入端的阻尼功率并输出功率误差；第一积分器用于将功率误差进行积分处理并输出内频率f；乘法器用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；第二积分器用于将旋转角旋转速度ω进行积分处理并输出内电势矢量的相角θ；阻尼器用于将内电势矢量E的旋转角旋转速度ω进行处理并输出阻尼功率至减法器的第三输入端。

更进一步地，所述幅值控制器包括依次连接的减法器、积分器和PI控制器；减法器用于将无功功率参考值Q_ref减去无功功率测量值Q_meas并输出无功功率误差；积分器用于将无功功率误差进行积分处理并输出积分信号；PI控制器用于将输入信号进行PI控制并输出内电势矢量的幅值E。

更进一步地，所述幅值控制器包括：低通滤波器，用于将并网点电压幅值测量值U_meas转换为内电势矢量的幅值E。

本发明提供的电压矢量稳定器是现有不具备的技术，它安装于新能源发电厂的并网点，能维持并网点电压的稳定，提供并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性，从而部分解决了现有新能源发电厂的并网问题，提高了新能源发电厂的稳定性。

本发明还提供了一种基于自频率同步的控制方法，包括下述步骤：

S1：检测电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas；

S2：使用电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas信号，通过控制内电势矢量E来抑制并网点的电压矢量U变化。由于电压矢量稳定器内电势矢量的旋转速度ω和幅值E分别由内频率控制器和幅值控制器独立产生，可实现并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性；

步骤S2具体包括：

当并网点电压矢量U的旋转速度低于内电势矢量E的旋转速度时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个角度差即功角δ。这时将向电网发出有功功率，抑制并网点电压矢量相位的滞后，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

当并网点电压矢量U的旋转速度高于内电势矢量E的旋转速度时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个角度差即功角δ。这时将向电网吸收有功功率，抑制并网点电压矢量相位的超前，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

当并网点电压矢量U的幅值小于内电势矢量E的幅值时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个电压幅值差。这时将向电网发出无功功率，抑制并网点电压矢量的幅值减小，实现了并网点电压矢量幅值的惯性；

当并网点电压矢量U的幅值大于内电势矢量E的幅值时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个电压幅值差。这时将从电网吸收无功功率，抑制并网点电压矢量的幅值增大，实现了并网点电压矢量幅值的惯性。

本发明为并网点电压矢量提供了旋转速度惯性和幅值惯性，从而使电压矢量的旋转速度和幅值不易变化。

需要声明的是，基于自频率同步的控制方法中所提到的电压矢量稳定器并不局限于本专利前一部分所提出的带储能的变换器系统。它应该是一个宽泛的概念，可以由其他任何有能量来源的系统组成，如全功率风机和双馈风机等。无论是带储能的变换器系统还是全功率风机亦或是双馈风机，只要是应用了所述基于自频率同步控制方法的系统都在本专利的保护范围之内。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器的模块结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器中内频率控制器的结构图；图2(a)和图2(b)分别示出了两种内频率控制器的具体结构；

图3是本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器中幅值控制器的结构图；图3(a)和图3(b)分别示出了两种幅值控制器的具体结构；

图4是本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器中电压矢量控制单元的结构图；

图5是本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器在不同情况下内电势矢量和并网点电压矢量之间的位置关系；图5(a)、图5(b)和图5(c)分别示出了稳态、并网点电压矢量相位滞后内电势矢量相位和并网点电压矢量幅值突然小于内电势矢量幅值这三种情况下内电势矢量和并网点电压矢量之间的位置关系。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

电压旋转速度惯性是指并网点电压矢量旋转速度发生突变时，本装置可向系统释放或吸收有有功功率，降低电压矢量旋转速度的变化率，可以看作保持电压矢量的旋转速度维持原来状态的一种能力；电压幅值惯性是指系统中电压幅值发生突变时，装置可向系统释放或吸收无功功率，降低电压幅值的变化率，可以看作保持电压矢量幅值维持原来状态的一种能力。

图1示出了本发明实施例提供的基于自频率同步的电压矢量稳定器(以下简称“电压矢量稳定器”)的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

电压矢量稳定器1安装于新能源发电厂2(如风力发电厂，光伏发电厂等)的并网点，从而接入电网3。

电压矢量稳定器1包括：储能单元11，电力电子变换器12，滤波器13，内频率控制器14，幅值控制器15，电压矢量控制单元16和信号测量单元17。

储能单元11用于为电力电子变换器12在暂态过程中提供补偿时所需有功功率。同样地，储能单元11也可以通过电力电子变换器12从电网获得能量对其充电。

电力电子变换器12的第一输入输出端连接储能单元11，电能在两者之间可以双向传输；电力电子变换器12的第二输入输出端接滤波器13的输入端；电力电子变换器12的输入控制端连接至电压矢量控制单元16的输出端；滤波器13的输出端连接外部的电网3。

信号测量单元17的输入端连接至并网点。第一输出端连接至内频率控制器14，第二输出端连接至幅值控制器15，信号测量单元17将从并网点处采集的电压和电流信号进行处理后，可以输出有功功率P_meas、无功功率Q_meas和并网点电压的幅值U_meas。

内频率控制器14根据信号测量单元17输出的有功功率P_meas产生相角θ；幅值控制器15根据信号测量单元17输出的无功功率Q_meas产生幅值E。

电压矢量控制单元16将内频率控制器14输出的相角θ和幅值控制器15输出的幅值E进行处理并输出开关控制信号给电力电子变换器12的输入控制端。

其中电压矢量稳定器1的内电势矢量是指电力电子变换器12输出的三相电压信号的合成矢量。内频率是指电压矢量稳定器1通过有功功率参考值和实际测量值之差控制而产生的自己的频率，也即内电势矢量的旋转频率。

按图1所示，电压矢量稳定器1安装于新能源发电厂2的并网点，可以为并网点电压矢量旋转速度和幅值提供惯性，抑制旋转速度和幅值的快速变化，提高新能源发电厂2的稳定性。

在本发明实施例中，电力电子变换器12可看作一个能量传输转换装置，可将电能通过一定变换双向传输于储能单元11和电网3之间。电力电子变换器12可以采用本领域普通技术人员公知的技术得到。

在本发明实施例中，内频率控制器14用于根据信号测量单元17输出的有功功率P_meas产生相角θ。如图2(a)所示，内频率控制器14包括：依次连接的减法器141、PI控制器142、乘法器143和积分器144。减法器141用于将有功功率参考值P_ref减去有功功率P_meas并输出功率误差；PI控制器142用于将功率误差进行PI控制并输出内频率f；乘法器143用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；积分器144用于将旋转角速度ω进行积分处理并输出相角θ。其中，内电势矢量的相角θ可看作内电势矢量在αβ坐标系下与α轴的夹角。

其中，有功功率参考值P_ref一般设定为零，这是因为电压矢量稳定器1的目的在于抑制并网点电压矢量的旋转速度和幅值的变化，使其具有惯性，并非在稳态时向电网输出有功功率。

作为本发明的一个实施例，内频率控制器14的结构如图2(b)所示，内频率控制器14包括：依次连接的减法器145、第一积分器146、乘法器147、第二积分器148和阻尼器149。减法器145用于将第一输入端有功功率参考值P_ref减去第二输入端有功功率P_meas再减去第三输入端的阻尼功率，并输出功率误差；第一积分器146用于将功率误差进行积分处理并输出内频率f；乘法器147用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；第二积分器148用于将旋转角旋转速度ω进行积分处理并输出相角θ；阻尼器149用于将内电势矢量E的旋转角旋转速度ω进行处理并输出阻尼功率至减法器145的第三输入端。

在本发明实施例中，PI控制器142和第一积分器146还可以由其他类型的控制器代替，如自适应控制器等，本专利并不对控制器的类型做出限定。

图2(a)和图2(b)所示的内频率控制器14的目的就是产生电压矢量稳定器1内电势矢量的相位信号θ。并网点电压矢量相位变化时，通过控制，内电势矢量的相位可以缓慢变化，向电网发出或吸收有功功率，实现了并网点电压矢量的旋转速度惯性。

在本发明实施例中，幅值控制器15用于根据信号测量单元17输出的电压幅值Q_meas产生幅值E。幅值控制器15的具体实现结构有很多种，为了更进一步的说明该幅值控制器15，现结合具体实例详述如下：

如图3(a)所示，幅值控制器15包括：依次连接的减法器151、积分器152和PI控制器153。减法器151用于将无功功率参考值Q_ref减去无功功率测量值Q_meas并输出无功功率误差；积分器152用于将无功功率误差进行积分处理并输出积分信号；PI控制器153用于将输入信号进行PI控制并输出内电势幅值E。

其中，无功功率参考值Q_ref一般设定为零，这是因为电压矢量稳定器1的目的在于稳定并网点电压矢量的相位和幅值，使其具有惯性，并非在稳态时向电网输出无功功率。

作为本发明的一个实施例，在图1电压矢量稳定器1中，信号测量单元17的第二输出端输出并网点的电压信号U_meas。相应地，幅值控制器15的结构与如图3(a)所示的结构相比发生了改变，具体如下：

如图3(b)所示，低通滤波器154用于将并网点电压幅值测量值U_meas转换为为内电势矢量的幅值E。

在本发明实施例中，积分器152、PI控制器153还可以由其他适当类型的控制器代替，如自适应控制器等，本专利并不对控制器的类型做出限定。

图3所示的幅值控制器15的目的就是产生电压矢量稳定器1的内电势矢量的幅值信号E。并网点电压矢量幅值变化时，通过控制内电势矢量的幅值缓慢变化，向电网发出或吸收无功功率，实现了并网点电压矢量的幅值惯性。

图4为电压矢量控制单元16的控制简图。参照图4所示，电压矢量控制单元16包括：依次连接的电压矢量合成单元161和PWM调制单元162。电压矢量合成单元161用于将内电势电压幅值E和相位θ合成为内电势矢量E，PWM调制单元162用于使用内电势矢量E产生电力电子变换器12的开关控制信号。明显地，电压矢量控制单元16具有产生电力电子变换器12的开关控制信号的作用，这种开关控制信号应能使电力电子变换器12产生的内电势矢量E，其幅值为E，相位为θ。这种功能应有多种实现方式，在本实施例中，图4仅展现了其中一种实现方式，对于该领域普通技术人员来说，可以容易地使用其他控制方式得到电力电子变换器12的开关控制信号。因此，图4所示并不是限定此种方法，仅作为本单元的一种可能的实施方式。

图4所示的电压矢量控制单元16的目的是将内频率控制器14输出的相位信号θ和幅值控制器15输出的幅值信号E通过变换形成电力电子变换器12的开关控制信号。

图5展现了电压矢量稳定器1内电势矢量和并网点电压矢量在不同情况下相互关系。为描述简单，内频率控制器14和幅值控制器15分别采用图2a所示控制方法和图3a所示控制方法。图5a为稳态时两电压矢量关系图，图5b为并网点电压相位变化时两电压矢量关系图，图5c为并网点电压幅值变化时两电压矢量关系图。

参照图5a所示，稳态时，内电势电压矢量E与并网点电压矢量U幅值、相位完全相等，电压矢量稳定器1不向电网发出有功功率和无功功率。参照图5b所示，当并网点电压矢量相位突然发生变化，滞后于内电势电压矢量时，两个电压矢量的夹角δ即可认为是电压矢量稳定器1与电网3之间的功角，在图5b所示情景下，电压矢量稳定器1将向电网发出有功功率。由于内频率控制器14的调节过程具有时间延迟，也即内电势矢量的旋转速度ω缓慢变化直至功角δ为0。正是由于内电势旋转速度缓慢变化，电压矢量稳定器1可提供电压旋转速度惯性，而且其惯性大小由PI控制器142中参数决定。例如，如果PI控制器142的控制带宽高，则内电势矢量E会很快跟踪上并网点电压矢量U，两个矢量之间的功角δ会在很短时间内控制为零，此时电压矢量稳定器1会实现较短时间尺度的电压旋转速度惯性，其储能单元11所需要的容量就较小。反之，如果PI控制器142的控制带宽低，电压矢量稳定器1就会实现较长时间尺度的电压旋转速度惯性，储能单元11所需要容量就会相应变大。同理，并网点电压矢量突然超前内电势矢量时，电压矢量稳定器1会从电网中吸收有功功率。原理相同，在此不再赘述。

参照图5c所示，当并网点电压矢量U发生幅值变化，小于内电势矢量E的幅值时，幅值控制器15就会对其变化进行响应。由于幅值控制器15的调节过程具有时间延迟，电压矢量稳定器1的内电势幅值会缓慢变化直至与端电压电压矢量幅值相等，使得并网点电压具有电压幅值惯性。电压幅值惯性的大小是通过改变积分器152中参数实现的。一般的，幅值控制器15的控制带宽高，则内电势矢量可以很快跟踪上并网点电压幅值，发出的无功功率较少，则电压幅值惯性较小；幅值控制器15的控制带宽低，则内电势矢量较慢跟踪上并网点电压幅值，发出的无功功率较多，意味着电压幅值没有那么容易发生变化。同理，并网点电压幅值突然大于内电势幅值时，电压矢量稳定器1会从电网中吸收无功功率。原理相同，在此不再赘述。

本发明提供一种可以向电力系统输出有功/无功功率的带储能的变换器系统，安装于新能源发电厂并网点处，并通过提出一种新的控制方法使其能够克服上述问题。具体而言，本发明是设计一种新能源发电厂并网点的电压矢量稳定器，以克服上述技术的不足。这是一种可以稳定并网点电压矢量(旋转速度、幅值)，并为电网提供不同时间尺度的电压矢量旋转速度及其幅值惯性的稳定装置。

在本发明实施例中，采集电压矢量稳定器1的输出有功功率和无功功率，将这些信号通过一定的控制手段可使电压矢量稳定器1产生一个具有内频率的内电势矢量。由于是通过控制独立产生内电势矢量的旋转速度和幅值，当并网点电压矢量的旋转速度和幅值发生变化的时候，内电势矢量的旋转速度和幅值不会快速变化。电压矢量稳定器1就可以通过向电网输出/吸收有功/无功功率的方式抑制并网点电压矢量旋转速度和幅值的变化，从而实现了并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性。

本发明实施例提供的基于自频率同步的控制方法包括下述步骤：

S1：检测电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas；

S2：使用电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas信号，通过控制内电势矢量E来抑制并网点的电压矢量U变化。由于电压矢量稳定器内电势矢量的旋转速度ω和幅值E分别由内频率控制器和幅值控制器独立产生，可实现并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性。

其中，步骤S2具体包括：

(1)当并网点电压矢量U的旋转速度低于内电势矢量E的旋转速度时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个角度差即功角δ。这时将向电网发出有功功率，抑制并网点电压矢量相位的滞后，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

(2)当并网点电压矢量U的旋转速度高于内电势矢量E的旋转速度时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个角度差即功角δ。这时将向电网吸收有功功率，抑制并网点电压矢量相位的超前，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

明显地，并网点电压矢量旋转速度变化得越快，内电势矢量就越难在短时间内跟踪上并网点电压矢量，电压矢量稳定器1发出(吸收)的有功功率就越大，其抑制并网点电压矢量滞后(超前)的能力就越强。

(3)当并网点电压矢量U的幅值小于内电势矢量E的幅值时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个电压幅值差。这时将向电网发出无功功率，抑制并网点电压矢量的幅值减小，实现了并网点电压矢量幅值的惯性；

(4)当并网点电压矢量U的幅值大于内电势矢量E的幅值时，内电势矢量与并网点电压矢量会产生一个电压幅值差。这时将从电网吸收无功功率，抑制并网点电压矢量的幅值增大，实现了并网点电压矢量幅值的惯性。

明显地，并网点电压矢量幅值上变化得越快，内电势矢量幅值就越难在短时间内跟踪上并网点电压矢量，电压矢量稳定器1发出(吸收)的无功功率就越大，其抑制并网点电压幅值减小(增大)的能力就越强。

需要声明的是，基于自频率同步的控制方法中所提到的电压矢量稳定器并不局限于本专利前一部分所提出的带储能的变换器系统。它应该是一个宽泛的概念，可以由其他任何有能量来源的系统组成，如全功率风机和双馈风机等。无论是带储能的变换器系统还是全功率风机或是双馈风机，只要是应用了所述基于自频率同步的控制方法的系统都在本专利的保护范围之内。

图5是本发明所提出的补偿思想的一个体现，它的特点是能够使并网点电压矢量具有电压旋转速度惯性和电压幅值惯性，分别通过稳定并网点电压矢量的相位和幅值来稳定并网点电压矢量的变化。任何与此补偿思想相近似的补偿方式、控制方法都应视为本发明提出补偿思想的修改和变形。

本发明提出了一种新的补偿方法及补偿思想，用于稳定并网点电压矢量(包括旋转速度、幅值)；该方法包括一种基于自频率的同步方式，通过内频率控制器使电压矢量稳定器1具有实现电压旋转速度惯性的能力；通过幅值控制器使电压矢量稳定器1具有实现电压幅值惯性的能力。实现稳定并网点电压矢量、为电网提供电压旋转速度惯性和幅值惯性的效果。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于自频率同步的电压矢量稳定器，其特征在于，所述电压矢量稳定器包括储能单元(11)、电力电子变换器(12)，滤波器(13)，内频率控制器(14)，幅值控制器(15)，电压矢量控制单元(16)和信号测量单元(17)；

所述电力电子变换器(12)的第一输入输出端连接储能单元(11)，电能在两者之间双向传输；电力电子变换器(12)的第二输入输出端连接滤波器(13)；电力电子变换器(12)的输入控制端连接至电压矢量控制单元(16)的输出端；滤波器(13)连接外部的电网(3)；

所述信号测量单元(17)的输入端连接至并网点；信号测量单元(17)的第一输出端连接至所述内频率控制器(14)的输入端，信号测量单元(17)的第二输出端连接至所述幅值控制器(15)的输入端，所述信号测量单元(17)用于将从并网点处采集的电压和电流信号进行处理后输出有功功率P_meas、无功功率Q_meas和并网点电压的幅值U_meas；

所述内频率控制器(14)用于根据所述有功功率P_meas产生相角θ；

所述幅值控制器(15)用于根据所述无功功率Q_meas产生幅值E；

所述电压矢量控制单元(16)用于将内频率控制器(14)输出的相角θ和幅值控制器(15)输出的幅值E进行处理并输出开关控制信号给电力电子变换器(12)的输入控制端。

2.如权利要求1所述的电压矢量稳定器，其特征在于，所述内频率控制器(14)包括依次连接的减法器(141)、PI控制器(142)、乘法器(143)和积分器(144)；减法器(141)用于将有功功率参考值P_ref减去有功功率P_meas并输出功率误差；PI控制器(142)用于将功率误差进行PI控制并输出内频率f；乘法器(143)用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；积分器(144)用于将旋转角旋转速度ω进行积分处理并输出相角θ。

3.如权利要求1所述的电压矢量稳定器，其特征在于，所述内频率控制器(14)包括依次连接的减法器(145)、第一积分器(146)、乘法器(147)、第二积分器(148)和阻尼器(149)；减法器(145)用于将第一输入端有功功率参考值P_ref减去第二输入端有功功率P_meas再减去第三输入端的阻尼功率并输出功率误差；第一积分器(146)用于将功率误差进行积分处理并输出内频率f；乘法器(147)用于将内频率f乘以系数2π并输出内电势矢量E的旋转角旋转速度ω；第二积分器(148)用于将旋转角旋转速度ω进行积分处理并输出内电势矢量的相角θ；阻尼器(149)用于将内电势矢量E的旋转角旋转速度ω进行处理并输出阻尼功率至减法器(145)的第三输入端。

4.如权利要求1所述的电压矢量稳定器，其特征在于，所述幅值控制器(15)包括依次连接的减法器(151)、积分器(152)和PI控制器(153)；减法器(151)用于将无功功率参考值Q_ref减去无功功率测量值Q_meas并输出无功功率误差；积分器(152)用于将无功功率误差进行积分处理并输出积分信号；PI控制器(153)用于将输入信号进行PI控制并输出内电势幅值E。

5.如权利要求1所述的电压矢量稳定器，其特征在于，所述幅值控制器(15)包括：低通滤波器(153)，用于将并网点电压幅值测量值U_meas转换为内电势矢量的幅值E。

6.一种基于自频率同步的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

SI：检测电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas和无功功率Q_meas；

S2：当电压矢量稳定器输出的有功功率P_meas或无功功率Q_meas不为零时，通过控制内电势矢量E来抑制并网点的电压矢量U变化，实现了并网点电压矢量的旋转速度惯性和幅值惯性；

步骤S2具体包括：

当并网点电压矢量U的旋转速度低于内电势矢量E的旋转速度时，通过向电网发出有功功率抑制并网点电压矢量相位的滞后，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

当并网点电压矢量U的旋转速度高于内电势矢量E的旋转速度时，通过从电网吸收有功功率抑制并网点电压矢量相位的超前，实现了并网点电压矢量旋转速度的惯性；

当并网点电压矢量U的幅值小于内电势矢量E的幅值时，通过向电网发出无功功率抑制并网点电压矢量的幅值减小，实现了并网点电压矢量幅值的惯性；

当并网点电压矢量U的幅值大于内电势矢量E的幅值时，通过从电网吸收无功功率抑制并网点电压矢量的幅值增大，实现了并网点电压矢量幅值的惯性。