CN112271737B - 基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，属于分布式发电逆变器控制及电力电子技术领域。应用该控制方法的虚拟同步机的并网拓扑结构包括直流侧电压源、三相逆变器、三相线路阻抗和三相电网。所述方法通过虚拟同步机控制、电感电流微分反馈控制，在不加入实际电感，不增加滤波器成本，不加装网侧电流传感器的前提下，抑制虚拟同步机强电网下输出功率振荡，实现无内环虚拟同步机强电网下稳定运行。

Description

基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法

技术领域

本发明属于分布式发电逆变器控制及电力电子技术领域，尤其是涉及一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法。所述方法包括虚拟同步机控制、电感电流微分反馈控制，最终实现虚拟串联电感和虚拟同步机强电网下稳定运行。从而在不增加额外硬件成本的前提下，抑制强电网下虚拟同步机输出功率振荡，改善虚拟同步机并网电能质量。

背景技术

电流控制型并网逆变器由于输出功率调节速度快、MPPT效率和可再生能源利用率高等优点，在基于可再生能源的分布式发电中得到了广泛应用。然而，电流控制型并网逆变器一般以最大化有功功率输出为主要运行目标，不能如传统同步机一样支撑电网电压和电网频率稳定，容易引发不稳定问题。随着可再生能源发电渗透率的不断提升，电网逐渐呈现弱电网甚至极弱电网状态，并网逆变器接入弱电网的稳定性问题得到日益广泛的关注，虚拟同步机技术应运而生。

虚拟同步机技术能够模拟传统同步机的阻尼和惯性，从而为电网提供频率和电压支撑。现有研究表明，大规模可再生能源发电设备接入电网时，接入一定比例的虚拟同步机有利于分布式发电系统稳定。另外，与电流控制型并网逆变器不同，虚拟同步机基于电压控制，在弱电网甚至极弱电网下也具有较强的稳定性。

然而，在可再生能源发电高渗透率条件下，实际电网呈现大幅波动特性。当电网阻抗较小时，基于电压控制的虚拟同步机的输出功率将发生振荡，从而导致虚拟同步机并网不稳定。

现有虚拟同步机一般采用一种具有电压、电流双内环的控制结构。对于这种具有电压、电流双内环控制结构的虚拟同步机，为了实现强电网下稳定运行，一般需要进行虚拟网侧电感控制。为了实现虚拟网侧电感控制，则必须加装网侧电流传感器，从而增加了逆变器硬件成本。

另一种无内环虚拟同步机，无需电压、电流双内环结构。其控制方案简便、易于实施，且其宽频阻抗特性更接近实际同步机，正得到越来越广泛的应用。然而，这种虚拟同步机由于不具备电压控制内环，因此不能采用虚拟网侧电感控制，难以实现强电网下稳定运行。为了实现这种无内环虚拟同步机强电网下稳定运行，一般需要增加滤波电感，这将增加逆变器硬件成本。

基于以上两点，考虑在不加入实际滤波电感、不加装网侧电流传感器的前提下实现无内环虚拟同步机强电网下稳定运行，具有重要意义。

目前，对于虚拟同步机强电网下稳定运行，已有多篇学术论文进行分析并提出解决方案，例如：

1、题为“虚拟同步发电机及其在微电网中的应用”，《中国电机工程学报》，2014年第16期2591-2603页的文章。该文研究了虚拟同步发电机及其在微电网中的应用，提出了虚拟同步发电机的一般形式和一般应用，并提出虚拟同步发电机的无缝切换方法、阻尼和惯性设计方法。然而，该文所采用的无内环虚拟同步机由于不具有电压内环，无法进行虚拟网侧电感控制，因而强电网下其输出功率将发生振荡。

2、中国发明专利文献(公开号CN 108390396 A)于2018年08月10日公开的《基于动态虚拟电抗的虚拟同步发电机控制方法》，提出了一种基于动态虚拟电抗的虚拟同步发电机控制方法，在两相旋转坐标系中设计虚拟电抗，从而减小虚拟同步发电机输出有功功率和无功功率在动态过程中的耦合程度，抑制虚拟发电机动态过程中的功率振荡。然而，该发明所涉及的是具有电压、电流双内环控制结构的虚拟同步机；无内环虚拟同步机由于不具有电压内环，因而无法采用上述控制。另外，实现该控制需要进行网侧电流采样，并需要加装网侧电流传感器，增加了逆变器硬件成本。

3、题为“电网对称故障下虚拟同步发电机建模与改进控制”，《中国电机工程学报》，2017年第2期403～411页的文章，建立了无内环虚拟同步发电机模型，证明无内环虚拟同步发电机在电网对称故障时，无法抑制短路电流，并提出在αβ坐标系下虚拟网侧电阻从而解决故障电流超限问题。在该论文中，采用了L滤波器型无内环虚拟同步机，此时，无内环虚拟同步机无需电压内环即可实现虚拟网侧电阻。然而，虚拟同步机一般采用LC滤波器，此时，由于逆变器侧滤波电容电流的存在，将无法实现虚拟网侧电阻或虚拟网侧电感。

综合以上文献，现有虚拟同步机强电网下稳定运行方法存在以下不足：

1、由于实际电网呈现大幅波动特性。当电网阻抗较小时，基于电压控制的虚拟同步机的输出功率将发生振荡，从而导致虚拟同步机并网不稳定。

2、现有的基于虚拟网侧电感的虚拟同步机强电网稳定控制方法，主要针对具有电压、电流双内环控制结构的虚拟同步机，难以用于解决无内环虚拟同步机强电网不稳定问题。

3、现有基于虚拟网侧电感的虚拟同步机强电网运行方法，需要检测网侧电流并需要加装电流传感器，将增加传感器成本。

4、现有无内环虚拟同步机的虚拟网侧电阻或虚拟网侧电感方法，只有在采用L型滤波器的无内环虚拟同步机上才能实现。而无内环虚拟同步机一般采用LC滤波器，此时，由于逆变器侧滤波电容电流的存在，将无法实现虚拟网侧电阻或虚拟网侧电感控制。

因此，有必要研究无需加入实际滤波电感、无需加装网侧电流传感器的无内环虚拟同步机强电网稳定控制方法。

发明内容

本发明提出一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，所述方法通过虚拟同步机控制、电感电流微分反馈控制，最终实现虚拟串联电感和虚拟同步机强电网下稳定运行。从而在不增加额外硬件成本的前提下，抑制强电网下虚拟同步机输出功率振荡，改善虚拟同步机并网电能质量。

本发明的目的是这样实现的。本发明提出一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，通过在虚拟同步机控制的调制电压生成环节引入LC滤波器三相电感电流微分反馈，从而实现虚拟串联电感，进而解决虚拟同步机强电网运行不稳定问题。

具体的，本发明提供一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，应用该控制方法的虚拟同步机的拓扑结构包括直流侧电压源、三相逆变器、三相电网阻抗和三相电网；所述直流侧电压源与三相逆变器连接，三相逆变器经三相电网阻抗后接入三相电网；所述三相逆变器由三相全桥逆变电路、三相LC滤波器、三相电压电流传感器、三相逆变器控制器组成；所述三相全桥逆变电路和三相LC滤波器连接；所述三相电压电流传感器采样三相LC滤波器上滤波电容三相电压和滤波电感三相电流并将采样信号传输至三相逆变器控制器；三相逆变器控制器经过控制计算后，输出PWM信号控制三相全桥逆变电路；

其特征在于，所述强电网稳定控制方法在每个三相逆变器控制器计算周期T_compute内均进行一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算，T_compute＝1/f_compute，f_compute为三相逆变器控制器计算频率；

一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算的步骤如下：

步骤1，将三相LC滤波器中的电容和电感分别记为逆变器侧滤波电容和逆变器侧滤波电感，三相电压电流传感器采样逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c、逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，并将采样信号传输至三相逆变器控制器；

步骤2，三相逆变器控制器根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c，通过三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β；三相逆变器控制器根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ；

步骤3，三相逆变器控制器根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β和静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ，通过瞬时功率计算公式得到三相逆变器输出有功功率P和三相逆变器输出无功功率Q；

所述瞬时功率计算公式为：

P＝U_αI_Lα+U_βI_Lβ

Q＝U_βI_Lα-U_αI_Lβ

步骤4，记无功轴为q轴，有功轴为d轴，三相逆变器控制器根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β，通过两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式得到逆变器侧滤波电容d轴电压U_d和逆变器侧滤波电容q轴电压U_q，通过单同步坐标系锁相环锁相公式得到逆变器侧滤波电容A相电压相角θ_PLL；

步骤5，三相逆变器控制器根据步骤3计算得到的三相逆变器输出有功功率P，通过有功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波角度θ_m；三相逆变器控制器根据步骤3计算得到的三相逆变器输出无功功率Q和步骤4计算得到的逆变器侧滤波电容d轴电压U_d，通过无功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波幅值U_{m_VSG}；

所述有功功率环计算公式为：

所述无功功率环计算公式为：

其中，P_set为三相逆变器输出有功功率参考值，ω_n为三相电网额定角频率，D_p为虚拟同步机频率下垂系数，J为虚拟同步机虚拟转动惯量，U_nAmp为三相电网额定相电压幅值，Q_set为三相逆变器输出无功功率参考值，D_q是虚拟同步机电压下垂系数，K_q为无功功率控制惯性系数，s为拉普拉斯算子；

步骤6，三相逆变器控制器根据步骤5得到的虚拟同步机输出的调制波幅值U_{m_VSG}和虚拟同步机输出的调制波角度θ_m，通过虚拟同步机调制波计算公式得到虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}；

所述虚拟同步机调制波计算公式为：

U_{mA_VSG}＝U_{m_VSG}×cos(θ_m)

步骤7，三相逆变器控制器根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过电感电流微分反馈计算公式得到虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，所述电感电流微分反馈计算公式为：

ΔU_mA＝-sL_virI_La

ΔU_mB＝-sL_virI_Lb

ΔU_mC＝-sL_virI_Lc

其中，L_vir为虚拟串联电感值；

步骤8，三相逆变器控制器根据步骤6得到的虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}，以及步骤7得到的虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，计算得到三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC，计算公式如下：

U_mA＝U_{mA_VSG}+ΔU_mA

U_mB＝U_{mB_VSG}+ΔU_mB

U_mC＝U_{mC_VSG}+ΔU_mC

步骤9，三相逆变器控制器根据步骤8计算得到的三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC进行PWM调制发波控制并输出PWM信号，通过PWM信号控制三相全桥逆变电路将三相逆变器输出电能输送到三相电网。

优选地，步骤2中所述三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式为：

步骤2中所述三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式为：

优选地，步骤4中所述两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式为：

U_d＝cos(θ_{PLL_Last})×U_α+sin(θ_{PLL_Last})×U_β

U_q＝-sin(θ_{PLL_Last})×U_α+cos(θ_{PLL_Last})×U_β

步骤4中所述单同步坐标系锁相环锁相公式为：

其中，θ_{PLL_Last}为上一个计算周期通过单同步坐标系锁相环锁相公式到的逆变器侧滤波电容A相电压相角，k_{p_PLL}为单同步坐标系锁相环的比例调节器系数，k_{i_PLL}为单同步坐标系锁相环的积分调节器系数。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明考虑了虚拟同步机强电网下运行不稳定问题，并采用电感电流微分负方案抑制虚拟同步机强电网下输出功率振荡；

2、本发明不加入实际电感，只通过控制加入虚拟电感，不仅能抑制虚拟同步机强电网下输出功率振荡，且不会增加滤波器成本；

3、已有虚拟电感方法主要针对具有电压、电流双内环控制结构的虚拟同步机，本发明计及了无内环虚拟同步机强电网稳定控制需求，且无需加装网侧电流传感器。

附图说明

图1为涉及本发明的虚拟同步机及逆变器的主电路拓扑图。

图2为涉及本发明的虚拟同步机的控制框图。

图3为涉及本发明的电感电流微分反馈的控制框图。

图4为不采用本发明方法时虚拟同步机强电网下并网电压和并网电流波形。

图5为采用本发明方法时虚拟同步机强电网下并网电压和并网电流波形。

具体实施方式

下面结合附图对本实施例进行具体的描述。

图1为涉及本发明的虚拟同步机及逆变器的主电路拓扑图，由图1可见，应用本发明抑制方法的虚拟同步机的拓扑结构包括直流侧电压源10、三相逆变器60、三相电网阻抗70和三相电网80；所述直流侧电压源10与三相逆变器60连接，三相逆变器60经三相电网阻抗70后接入三相电网80；所述三相逆变器60由三相全桥逆变电路20、三相LC滤波器30、三相电压电流传感器40、三相逆变器控制器50组成；所述三相全桥逆变电路20和三相LC滤波器30连接；所述三相电压电流传感器40采样三相LC滤波器30上滤波电容三相电压和滤波电感三相电流并将采样信号传输至三相逆变器控制器50；三相逆变器控制器50经过控制计算后，输出PWM信号控制三相全桥逆变电路20。

在图1中，V_dc为直流侧电压源10的直流侧电压；L_f为三相LC滤波器30桥臂侧电感，C_f为三相LC滤波器30中的滤波电容；R_g为三相电网阻抗70中的电阻，L_g为三相电网阻抗70中的电感；Grid为三相电网80，PCC是公共耦合点。

本实施例中逆变器的主电路参数为：直流侧电压V_dc为800V，逆变器额定输出线电压为380V/50Hz，逆变器额定功率为100kW，逆变器侧滤波电容C_f为270uF，逆变器侧滤波电感L_f为0.56mH，三相电网阻抗中电感部分L_g＝0.6mH，三相电网中电阻部分R_g＝0.05Ω。

所述基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法在每个三相逆变器控制器50计算周期T_compute内均进行一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算，T_compute＝1/f_compute，f_compute为三相逆变器控制器50计算频率。在本实施例中，f_compute＝5000Hz。

一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算的步骤如下：

步骤1，将三相LC滤波器30中的电容和电感分别记为逆变器侧滤波电容和逆变器侧滤波电感，三相电压电流传感器40采样逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c、逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，并将采样信号传输至三相逆变器控制器50。

步骤2，三相逆变器控制器50根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c，通过三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β；三相逆变器控制器(50)根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ。

所述三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式为：

所述三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式为：

步骤3，三相逆变器控制器50根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β和静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ，通过瞬时功率计算公式得到三相逆变器输出有功功率P和三相逆变器输出无功功率Q。

所述瞬时功率计算公式为：

P＝U_αI_Lα+U_βI_Lβ

Q＝U_βI_Lα-U_αI_Lβ

步骤4，记无功轴为q轴，有功轴为d轴，三相逆变器控制器50根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β，通过两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式得到逆变器侧滤波电容d轴电压U_d和逆变器侧滤波电容q轴电压U_q，通过单同步坐标系锁相环锁相公式得到逆变器侧滤波电容A相电压相角θ_PLL。

所述两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式为：

U_d＝cos(θ_{PLL_Last})×U_α+sin(θ_{PLL_Last})×U_β

U_q＝-sin(θ_{PLL_Last})×U_α+cos(θ_{PLL_Last})×U_β

步骤4中所述单同步坐标系锁相环锁相公式为：

其中，θ_{PLL_Last}为上一个计算周期通过单同步坐标系锁相环锁相公式到的逆变器侧滤波电容A相电压相角，k_{p_PLL}为单同步坐标系锁相环的比例调节器系数，k_{i_PLL}为单同步坐标系锁相环的积分调节器系数。在本实施例中，k_{p_PLL}＝1.0637，k_{i_PLL}＝176.0135。

步骤5，三相逆变器控制器50根据步骤3计算得到的三相逆变器输出有功功率P，通过有功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波角度θ_m；三相逆变器控制器50根据步骤3计算得到的三相逆变器输出无功功率Q和步骤4计算得到的逆变器侧滤波电容d轴电压U_d，通过无功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波幅值U_{m_VSG}。

所述有功功率环计算公式为：

所述无功功率环计算公式为：

其中，P_set为三相逆变器输出有功功率参考值，ω_n为三相电网80额定角频率，D_p为虚拟同步机频率下垂系数，J为虚拟同步机虚拟转动惯量，U_nAmp为三相电网80额定相电压幅值，Q_set为三相逆变器输出无功功率参考值，D_q是虚拟同步机电压下垂系数，K_q为无功功率控制惯性系数，s为拉普拉斯算子。在本实施例中：P_set＝100kW，ω_n＝314.1593rad/s，D_p＝50，J＝0.057kg×m²，U_nAmp＝311.08V，Q_set＝0Var，D_q＝3210，K_q＝120。

步骤6，三相逆变器控制器50根据步骤5得到的虚拟同步机输出的调制波幅值U_{m_VSG}和虚拟同步机输出的调制波角度θ_m，通过虚拟同步机调制波计算公式得到虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}。

所述虚拟同步机调制波计算公式为：

U_{mA_V_VSG}＝U_{m_VSG}×cos(θ_m)

以上为虚拟同步机控制计算的步骤，图2给出了虚拟同步机控制计算的控制框图。

步骤7，三相逆变器控制器50根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过电感电流微分反馈计算公式得到虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，所述电感电流微分反馈计算公式为：

ΔU_mA＝-sL_virI_La

ΔU_mB＝-sL_virI_Lb

ΔU_mC＝-sL_virI_Lc

其中，L_vir为虚拟串联电感值。

步骤8，三相逆变器控制器50根据步骤6得到的虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}，以及步骤7得到的虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，计算得到三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC，计算公式如下：

U_mA＝U_{mA_VSG}+ΔU_mA

U_mB＝U_{mB_VSG}+ΔU_mB

U_mC＝U_{mC_VSG}+ΔU_mC

步骤7至步骤8为电感电流微分反馈控制计算，图3给出了电感电流微分反馈控制计算的控制框图。

步骤9，三相逆变器控制器50根据步骤8计算得到的三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC进行PWM调制发波控制并输出PWM信号，通过PWM信号控制三相全桥逆变电路20将三相逆变器输出电能输送到三相电网80。

图4为不采用本发明方法时虚拟同步机电网下并网电压和并网电流波形，由图4可以看出，此时并网电压和并网电流出现振荡现象，说明虚拟同步机不采用电感电流微分反馈控制时，无法实现强电网下稳定运行。

图5为采用本发明方法时虚拟同步机强电网下并网电压和并网电流波形，由图5可以看出，此时并网电压和并网电流振荡消失，并网电压、电流波形良好。说明虚拟同步机采用本专利所提基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法时，能够实现强电网下稳定运行。

Claims (3)

1.一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，应用该控制方法的虚拟同步机的拓扑结构包括直流侧电压源(10)、三相逆变器(60)、三相电网阻抗(70)和三相电网(80)；所述直流侧电压源(10)与三相逆变器(60)连接，三相逆变器(60)经三相电网阻抗(70)后接入三相电网(80)；所述三相逆变器(60)由三相全桥逆变电路(20)、三相LC滤波器(30)、三相电压电流传感器(40)、三相逆变器控制器(50)组成；所述三相全桥逆变电路(20)和三相LC滤波器(30)连接；所述三相电压电流传感器(40)采样三相LC滤波器(30)上滤波电容三相电压和滤波电感三相电流并将采样信号传输至三相逆变器控制器(50)；三相逆变器控制器(50)经过控制计算后，输出PWM信号控制三相全桥逆变电路(20)；

其特征在于，所述强电网稳定控制方法在每个三相逆变器控制器(50)计算周期T_compute内均进行一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算，T_compute＝1/f_compute，f_compute为三相逆变器控制器(50)计算频率；

一轮虚拟同步机控制计算和电感电流微分反馈控制计算的步骤如下：

步骤1，将三相LC滤波器(30)中的电容和电感分别记为逆变器侧滤波电容和逆变器侧滤波电感，三相电压电流传感器(40)采样逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c、逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，并将采样信号传输至三相逆变器控制器(50)；

步骤2，三相逆变器控制器(50)根据步骤1得到的逆变器侧滤波电容三相电压U_a,U_b,U_c，通过三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β；三相逆变器控制器(50)根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式得到静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ；

步骤3，三相逆变器控制器(50)根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β和静止坐标系逆变器侧滤波电感两相电流I_Lα,I_Lβ，通过瞬时功率计算公式得到三相逆变器输出有功功率P和三相逆变器输出无功功率Q；

所述瞬时功率计算公式为：

P＝U_αI_Lα+U_βI_Lβ

Q＝U_βI_Lα-U_αI_Lβ

步骤4，记无功轴为q轴，有功轴为d轴，三相逆变器控制器(50)根据步骤2得到的静止坐标系逆变器侧滤波电容两相电压U_α,U_β，通过两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式得到逆变器侧滤波电容d轴电压U_d和逆变器侧滤波电容q轴电压U_q，通过单同步坐标系锁相环锁相公式得到逆变器侧滤波电容A相电压相角θ_PLL；

步骤5，三相逆变器控制器(50)根据步骤3计算得到的三相逆变器输出有功功率P，通过有功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波角度θ_m；三相逆变器控制器(50)根据步骤3计算得到的三相逆变器输出无功功率Q和步骤4计算得到的逆变器侧滤波电容d轴电压U_d，通过无功功率环计算公式得到虚拟同步机输出的调制波幅值U_{m_VSG}；

所述有功功率环计算公式为：

所述无功功率环计算公式为：

其中，P_set为三相逆变器输出有功功率参考值，ω_n为三相电网(80)额定角频率，D_p为虚拟同步机频率下垂系数，J为虚拟同步机虚拟转动惯量，U_nAmp为三相电网(80)额定相电压幅值，Q_set为三相逆变器输出无功功率参考值，D_q是虚拟同步机电压下垂系数，K_q为无功功率控制惯性系数，s为拉普拉斯算子；

步骤6，三相逆变器控制器(50)根据步骤5得到的虚拟同步机输出的调制波幅值U_m__VSG和虚拟同步机输出的调制波角度θ_m，通过虚拟同步机调制波计算公式得到虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}；

所述虚拟同步机调制波计算公式为：

U_{mA_VSG}＝U_{m_VSG}×cos(θ_m)

步骤7，三相逆变器控制器(50)根据步骤1得到的逆变器侧滤波电感三相电流I_La,I_Lb,I_Lc，通过电感电流微分反馈计算公式得到虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，所述电感电流微分反馈计算公式为：

ΔU_mA＝-sL_virI_La

ΔU_mB＝-sL_virI_Lb

ΔU_mC＝-sL_virI_Lc

其中，L_vir为虚拟串联电感值；

步骤8，三相逆变器控制器(50)根据步骤6得到的虚拟同步机输出三相调制电压U_{mA_VSG},U_{mB_VSG},U_{mC_VSG}，以及步骤7得到的虚拟串联电感引起的三相调制电压增量ΔU_mA,ΔU_mB,ΔU_mC，计算得到三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC，计算公式如下：

U_mA＝U_{mA_VSG}+ΔU_mA

U_mB＝U_{mB_VSG}+ΔU_mB

U_mC＝U_{mC_VSG}+ΔU_mC

步骤9，三相逆变器控制器(50)根据步骤8计算得到的三相逆变器输出三相调制电压U_mA,U_mB,U_mC进行PWM调制发波控制并输出PWM信号，通过PWM信号控制三相全桥逆变电路(20)将三相逆变器输出电能输送到三相电网(80)。

2.根据权利要求1所述的一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，其特征在于，步骤2中所述三相静止坐标系电压到两相静止坐标系电压变换公式为：

步骤2中所述三相静止坐标系电流到两相静止坐标系电流变换公式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于电感电流微分反馈的虚拟同步机强电网稳定控制方法，其特征在于，步骤4中所述两相静止坐标系电压到两相旋转坐标系电压变换公式为：

U_d＝cos(θ_{PLL_Last})×U_α+sin(θ_{PLL_Last})×U_β

U_q＝-sin(θ_{PLL_Last})×U_α+cos(θ_{PLL_Last})×U_β

步骤4中所述单同步坐标系锁相环锁相公式为：

其中，θ_{PLL_Last}为上一个计算周期通过单同步坐标系锁相环锁相公式到的逆变器侧滤波电容A相电压相角，k_{p_PLL}为单同步坐标系锁相环的比例调节器系数，k_{i_PLL}为单同步坐标系锁相环的积分调节器系数。

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