CN114336770A - 基于虚拟电流的vsg预同步控制方法及其并网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，包括获取VSG和HDG‑MG的输出端实时电压值；构建连接VSG和HDG‑MG的虚拟电阻并设定阻抗计算得到VSG和HDG‑MG之间的虚拟电流值；变换虚拟电流值得到d轴电流和q轴电流；计算得到的VSG预同步幅值控制量和VSG预同步相位控制量，完成基于虚拟电流的VSG预同步控制。本发明还公开了一种包括所述基于虚拟电流的VSG预同步控制方法的并网方法。本发明通过创新的控制环路设计，不仅实现了VSG预同步控制和对应的VSG并网，而且本发明方法能够保证系统频率变化平稳，改善预同步过程中VSG的频率稳定性，可靠性更高，实用性更好。
Description
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法及其并网方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能以及广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
目前，虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)及相关技术已经广泛应用于电网系统。虚拟同步发电机VSG与含异构微源孤岛微电网(heterogeneous DGsinclude in island microgrid,HDG-MG)的并网研究，也受到了研究人员的重视。
目前，虚拟同步发电机VSG与含异构微源孤岛微电网HDG-MG的并网控制过程，如图1所示：图中的虚线框部分为现有的基于相差控制的虚拟同步发电机VSG的预同步控制策略。图中，Uabc,g、θg分别为HDG-MG的电压和相位；Dp、J分别为VSG的阻尼系数和虚拟惯量；ωn、Un分别为额定角速度和额定电压幅值；Pref、Qref分别为有功和无功参考值；Pe、Qe为电磁功率；Uabc,VSG为VSG的输出电压，Ks为无功调节系数；θVSG、E分别为VSG电动势电压的相位和幅值；ΔU、Δω分别为VSG幅值补偿量和频率补偿量。
当VSG需要并网时，中央控制器发出预同步指令，锁相环(phase locked loop,PLL)将检测到的VSG和HDG-MG的电压相位传输到相角控制器中，将相位作差后通过PI控制器形成频率补偿量加入VSG有功环(图中θVSG对应的控制回路)。同样地，幅值差经幅值控制器形成幅值补偿量加入VSG无功环(图中E对应的控制回路)。当VSG的频率、相位和幅值满足并网标准后，控制器发出并网指令，隔离开关S闭合，完成同步。
但是，一方面，基于相差控制的VSG预同步控制策略需要PLL获取相位信息，影响弱电网系统的稳定性和控制器的动态性能；另一方面，该策略在实际应用中会产生相角差跳变问题，导致同步时间增加，甚至系统失稳；具体分析如下：
电压相角的变化范围是0～2π，且每个周期内均存在从2π到0的跳变。由于两个系统的电压相角不可能完全相等，跳变也将发生在不同时刻，导致HDG-MG与VSG的相角差出现周期性跳变。相位差跳变机理如图2所示，假设HDG-MG与VSG频率已经实现同步，HDG-MG电压相角θg超前VSG输出电压的相角θVSG，相角差为θe＝θg-θVSG。t1时刻，θg达到最大值2π并将在下一刻跳变为0。然而，由于θVSG的滞后，θVSG还没有达到峰值，θg却减少了2π，所以t1～t2内的相角差则变为θe-2π。
忽略积分器作用，单位周期内VSG相角的调节量Δθ为：
式中Kp为比例系数。当A1>A2时，相角调节量Δθ>0，相角差不断减小，原则上可以实现相角同步。但A2的存在使相角反向调节，延长了同步时间。当A1≤A2时，Δθ≤0，系统不能完成相角同步或者使VSG滞后一个周期再与微电网同步，不仅容易导致VSG频率不稳定，而且还增加了同步失败的风险。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够保证系统频率变化平稳，改善预同步过程中VSG的频率稳定性，而且可靠性高、实用性好的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述基于虚拟电流的VSG预同步控制方法的并网方法。
本发明提供的这种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，包括如下步骤：
S1.获取VSG输出端和HDG-MG输出端的实时电压值；
S2.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值；
S3.将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流；
S4.根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量；
S5.根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量；
S6.输出步骤S5得到的VSG预同步幅值控制量和VSG预同步相位控制量，完成基于虚拟电流的VSG预同步控制。
步骤S2所述的构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值，具体包括如下步骤：
A.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻ZV，并设定阻抗值为纯电阻值RV；
B.采用如下算式计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
式中
为VSG的输出端的实时电压向量；
为HDG-MG的输出端的实时电压向量；ZV为连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻；Ue为VSG的输出端的实时电压与HDG-MG的输出端的实时电压的差值；RV为虚拟电阻ZV的电阻值；θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差。
步骤S3所述的将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流，具体为将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行Park变换，并旋转d轴使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流和q轴电流。
所述的将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流，具体为采用如下步骤计算得到d轴电流ivd和q轴电流ivq：
a.采用如下算式进行Park变换，从而得到旋转前的d轴电流ivd'和q轴电流ivq'：
式中ivd'为旋转前的d轴电流；ivq'为旋转前的q轴电流；TPark为Park变换算子，且
θref为d轴与a轴的夹角；iva为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的a轴分量，ivb为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的b轴分量，ivc为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的c轴分量，且
θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差；
b.旋转d轴，使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流ivd和q轴电流ivq为
步骤S4所述的根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量，具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的d轴电流值ivd与d轴电流设定值ivd,r求差，得到差值ivd,r-ivd；再将差值通过积分环节
得到VSG预同步幅值控制量ΔU；Kdi为积分系数，s为拉普拉斯算子。
所述的d轴电流设定值ivd,r的取值为0。
步骤S5所述的根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量，具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的q轴电流ivq求导数后得到q轴导数电流isq，然后再与q轴电流设定值ivq,r求差，得到差值ivq,r-isq；最后，将差值通过一阶惯性环节
得到VSG预同步相位控制量Δω；JV为一阶惯性环节的惯性参数，DV为一阶惯性环节的惯性常数。
所述的q轴电流设定值ivq,r的取值为Iv。
本发明还公开了一种包括了所述基于虚拟电流的VSG预同步控制方法的并网方法，还包括如下步骤：
S7.将步骤S6输出的VSG预同步幅值控制量ΔU作为幅值补偿量，并反馈到VSG无功环；
S8.将步骤S6输出的VSG预同步相位控制量Δω作为频率补偿量，并反馈到VSG有功环；
S9.当VSG的频率、相位和幅值满足并网标准后，发出并网指令，VSG与HDG-MG之间的隔离开关闭合，将VSG并入HDG-MG，完成VSG的并网。
本发明提供的这种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法及其并网方法，通过创新的控制环路设计，不仅实现了VSG预同步控制和对应的VSG并网，而且本发明方法能够保证系统频率变化平稳，改善预同步过程中VSG的频率稳定性，可靠性更高，实用性更好。
附图说明
图1为现有的虚拟同步发电机VSG与含异构微源孤岛微电网HDG-MG的预同步控制过程示意图。
图2为现有技术中存在的相位差跳变机理示意图。
图3为本发明的预同步控制方法的方法流程示意图。
图4为本发明的预同步控制方法的控制策略示意图。
图5为本发明的预同步控制方法的VSG和HDG-MG连接的示意图。
图6为本发明的预同步控制方法的
与θe的关系示意图。
图7为本发明的预同步控制方法的预同步过程相量示意图。
图8为本发明的预同步控制方法的ivq及改进后新变量Y的函数图像示意图。
图9为本发明的预同步控制方法的实施例的现有的基于相差控制的VSG的预同步控制过程示意图。
图10为本发明的预同步控制方法的实施例的本发明提供的基于虚拟电流的VSG预同步控制过程示意图。
图11为本发明的预同步控制方法在StarSim HIL半实物实验平台上的预同步过程中Δω和Δθ的波形示意图。
图12为本发明的预同步控制方法在StarSim HIL半实物实验平台上的预同步控制过程示意图。
图13为本发明的并网方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图3所示为本发明的预同步控制方法的方法流程示意图，对应的本发明的预同步控制方法的控制策略示意图则如图4所示：本发明提供的这种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，包括如下步骤：
S1.获取VSG输出端和HDG-MG输出端的实时电压值；
S2.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值；具体包括如下步骤：
A.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻ZV，并设定阻抗值为纯电阻值RV；
B.采用如下算式计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
式中
为VSG的输出端的实时电压向量；
为HDG-MG的输出端的实时电压向量；ZV为连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻；Ue为VSG的输出端的实时电压与HDG-MG的输出端的实时电压的差值；RV为虚拟电阻ZV的电阻值；θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差；
S3.将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流；具体为将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行Park变换，并旋转d轴使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流和q轴电流；
具体实施时，采用如下步骤计算得到d轴电流ivd和q轴电流ivq：
a.采用如下算式进行Park变换，从而得到旋转前的d轴电流ivd'和q轴电流ivq'：
式中ivd'为旋转前的d轴电流；ivq'为旋转前的q轴电流；TPark为Park变换算子，且
θref为d轴与a轴的夹角；iva为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的a轴分量，ivb为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的b轴分量，ivc为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的c轴分量，且
θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差；
b.旋转d轴，使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流ivd和q轴电流ivq为
S4.根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量；具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的d轴电流值ivd与d轴电流设定值ivd,r求差，得到差值ivd,r-ivd；再将差值通过积分环节
得到VSG预同步幅值控制量ΔU；Kdi为积分系数，s为拉普拉斯算子；具体实施时，d轴电流设定值ivd,r为0；
S5.根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量；具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的q轴电流ivq求导数后得到q轴导数电流isq，然后再与q轴电流设定值ivq,r求差，得到差值ivq,r-isq；最后，将差值通过一阶惯性环节
得到VSG预同步相位控制量Δω；JV为一阶惯性环节的惯性参数，DV为一阶惯性环节的惯性常数；具体实施时，q轴电流设定值ivq,r为Iv；
S6.输出步骤S5得到的VSG预同步幅值控制量和VSG预同步相位控制量，完成基于虚拟电流的VSG预同步控制。
此外，本发明方法中的具体参数，包括虚拟电阻ZV的电阻值RV，积分环节
的积分系数Kdi，以及一阶惯性环节
中的一阶惯性环节的惯性参数JV和一阶惯性环节的惯性常数DV，均采用参数整定方法进行整定并得到；其中，优选的参数整定方法为基于小信号模型的参数整定方法，具体为，建立预同步环节的小信号模型，并得出其传递函数，根据控制理论知识，从稳定性和动态响应两个方面对控制器参数进行整定。
以下介绍本发明的预同步控制方法的工作原理：
VSG与HDG-MG等效电路如图5所示，VSG的输出电压幅值为Uo，相角为θo；HDG-MG电压幅值为Ug，相角为θg。为实现VSG的预同步，在两者间引入一个虚拟阻抗Zv，Iv和θv分别为通过Zv的虚拟电流的幅值和相位。
虚拟电流计算公式为：
为实现VSG安全、稳定地并网，需要完成VSG与HDG-MG的幅值和相角同步，即实现
结合虚拟电流表达式，当预同步完成时，
假设HDG-MG电压相角θg＝0°，可得在单位周期内不同的虚拟阻抗角下
与相角差θe之间的关系，如图5所示。
由图6可知，当虚拟阻抗角θV＝0°时，
在单位周期内有唯一解，此时θe＝0，两个系统电压的幅值和相位均相等，满足VSG并网的条件。然而，当虚拟阻抗角θV≠0°时，虚拟电流
在单位周期内却有多个解，此时虽然可能满足虚拟电流为0的控制目标，但实际上这些解并不能保证幅值差或相位差已达到同步标准。因此，本发明将虚拟阻抗设置为纯阻性，阻抗角θV＝0°，则虚拟电流
与电压偏差
同相位，虚拟电流的表达式如下：
式中，Ue为虚拟阻抗两端电压的幅值差，Rv为虚拟电阻；
预同步过程中各相量的关系如图7所示，ivd、ivq分别为虚拟电流在d、q轴上的分量。当VSG的电压
超前HDG-MG电压
时，虚拟电流在q轴上的分量ivq>0，反之ivq<0。而当两个电压向量完全相等时，满足ivd＝0，ivq＝0。此时两者相位差和幅值差为0，实现了VSG与HDG-MG同步。由此可见，虚拟电流在q轴上的分量可以表征VSG电压与HDG-MG电压的相位关系。同理，虚拟电流在d轴上的分量可以表征两者之间的幅值关系。因此将
变换到dq坐标系中，控制ivd＝0，ivq＝0以实现预同步。
坐标变换表达式如下：
由上式可知，ivd、ivq均为振幅为Iv的三角函数。令d轴与a轴重合可得：
ivq的函数图像如图8(a)所示。可以看出，在θe＝π时，同样可以实现ivq＝0的控制目标，不满足相角控制器精准性的要求。因此，为保证对相位的精准控制，对相位调节器的输入变量ivq做进一步的改进。可知ivq为正弦函数，单位周期内有三个单调区间且有两个拐点，对其求导后的余弦函数在单位周期内仅有一个拐点，且在0～π，π～2π上保持单调。因此，由式
和式Y＝isq,r-isq＝Iv-Ivcosθe，可得新的相位调节器输入变量Y，其函数图像如图8(b)所示。
由图8(b)可知，改进的新变量Y在单位周期内，仅在θe＝0时函数值为0，保证了预同步的准确性。当Y在a点时，所对应的相角差为θe1，如果此时发生相位差跳变，相位差减少2π到θe2，Y运行在b点。由于Y是周期为2π的余弦函数，其在a、b两点的函数值和变化趋势相同，因此Y不会受到相位差跳变的影响，满足了相位的调节的平滑性和连续性要求。
以下再结合实施例，对本发明的预同步控制方法进行进一步说明：
基于相差控制的VSG的预同步控制过程如图9所示。VSG带10kW负载独立运行，在1s时开始预同步。由图9(a)和(b)可知，预同步前HDG-MG的电压相位超前VSG电压相位35.5°。在1s时预同步开始，HDG-MG的电压相位与VSG电压相位缓慢靠近，相位差缓慢减小，在1.62s左右相角差达到同步标准。图9(c)中，频率补偿量随着同步过程的进行缓慢减小。但由于相角差跳变的影响，使得预同步过程的频率补偿量呈现锯齿状，导致系统的频率不稳定，影响了VSG的频率稳定性，在2s时断路器合闸并网，系统频率被钳位在50Hz；图9(d)中输出功率在预同步过程中无明显波动，并网后根据下垂特性输出额定功率。
本发明提供的基于虚拟电流的VSG预同步策略控制过程如图10所示。由图10(a)和(b)可知，在1s时预同步开始，两者相位差快速减小，在1.12s时相角差达到同步标准。在图10(c)中，频率补偿量连续变化，不存在跳变现象，提高了系统的暂态性能，同时实现了频率与微电网同步。此外，当相角差达到同步阈值时，由于预同步控制器存在惯性作用，频率补偿量缓慢减小，经振荡调节后，最终减小为0。此动态调节过程中的相角差均处在同步阈值以内，相位差很小，可视作预同步完成。如图10(d)所示，在2s时断路器合闸，系统增大输出功率到额定功率，变化过程平滑。
基于远宽能源StarSim HIL半实物实验平台，搭建VSG并入含异构微源孤岛微电网的模型。分别对基于相差控制的VSG预同步控制策略和基于虚拟电流的VSG预同步控制策略进行对比、验证。结果如下。
基于相差控制的VSG预同步控制策略实验波形如图11所示。Ug为HDG-MG的电压，Uo为VSG的输出电压，Δω为频率补偿量，Δθ为相角差。预同步开始后，Ug和Uo缓慢靠近，频率补偿量呈现锯齿状，0.7s后实现预同步。
本发明提供的基于虚拟电流的VSG预同步控制策略实验波形如图12所示。预同步开始后，Ug和Uo迅速靠近，50ms后实现预同步。因此，相较于基于相差控制的传统预同步控制策略，本发明所提供的这种预同步策略暂态响应速度更快，预同步过程更短。
如图13所示为本发明的并网方法的方法流程示意图：本发明还公开了一种包括了所述基于虚拟电流的VSG预同步控制方法的并网方法，包括如下步骤：
S1.获取VSG输出端和HDG-MG输出端的实时电压值；
S2.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值；
S3.将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流；
S4.根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量；
S5.根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量；
S6.输出步骤S5得到的VSG预同步幅值控制量和VSG预同步相位控制量，完成基于虚拟电流的VSG预同步控制；
S7.将步骤S6输出的VSG预同步幅值控制量ΔU作为幅值补偿量，并反馈到VSG无功环；具体实施时，删除图1中现有技术的虚线框内的控制过程和对应的模块(即现有技术的基于相差控制的虚拟同步发电机VSG的预同步控制策略)，再将VSG预同步幅值控制量ΔU作为幅值补偿量，以同相(相加时符号为“+”)反馈到图1中的∑2处；
S8.将步骤S6输出的VSG预同步相位控制量Δω作为频率补偿量，并反馈到VSG有功环；具体实施时，删除图1中现有技术的虚线框内的控制过程和对应的模块(即现有技术的基于相差控制的虚拟同步发电机VSG的预同步控制策略)，再将VSG预同步相位控制量Δω作为频率补偿量，以同相(相加时符号为“+”)反馈到图1中的∑1处；
S9.当VSG的频率、相位和幅值满足并网标准后，发出并网指令，VSG与HDG-MG之间的隔离开关闭合，将VSG并入HDG-MG，完成VSG的并网。
Claims (9)
1.一种基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，包括如下步骤：
S1.获取VSG输出端和HDG-MG输出端的实时电压值；
S2.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值；
S3.将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流；
S4.根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量；
S5.根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量；
S6.输出步骤S5得到的VSG预同步幅值控制量和VSG预同步相位控制量，完成基于虚拟电流的VSG预同步控制。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于步骤S2所述的构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻并设定阻抗，从而计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值，具体包括如下步骤：
A.构建连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻ZV，并设定阻抗值为纯电阻值RV；
B.采用如下算式计算得到VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
式中
为VSG的输出端的实时电压向量；
为HDG-MG的输出端的实时电压向量；ZV为连接VSG和HDG-MG的虚拟电阻；Ue为VSG的输出端的实时电压与HDG-MG的输出端的实时电压的差值；RV为虚拟电阻ZV的电阻值；θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于步骤S3所述的将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流，具体为将步骤S2计算得到的电流值进行Park变换，并旋转d轴使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流和q轴电流。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于所述的将步骤S2计算得到的虚拟电流值进行变换得到d轴电流和q轴电流，具体为采用如下步骤计算得到d轴电流ivd和q轴电流ivq：
a.采用如下算式进行Park变换，从而得到旋转前的d轴电流ivd'和q轴电流ivq'：
式中ivd'为旋转前的d轴电流；ivq'为旋转前的q轴电流；TPark为Park变换算子，且
θref为d轴与a轴的夹角；iva为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的a轴分量，ivb为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的b轴分量，ivc为VSG和HDG-MG之间的虚拟电流值
的c轴分量，且
θe为VSG的输出端的实时电压向量与HDG-MG的输出端的实时电压向量之间的电压相角差；
b.旋转d轴，使得d轴与a轴重合，从而得到d轴电流ivd和q轴电流ivq为
5.根据权利要求3所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于步骤S4所述的根据d轴电流值和d轴电流设定值，计算得到的VSG预同步幅值控制量，具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的d轴电流值ivd与d轴电流设定值ivd,r求差，得到差值ivd,r-ivd；再将差值通过积分环节
得到VSG预同步幅值控制量ΔU；Kdi为积分系数，s为拉普拉斯算子。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于所述的d轴电流设定值ivd,r的取值为0。
7.根据权利要求5所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于步骤S5所述的根据q轴电流值和q轴电流设定值，计算得到的VSG预同步相位控制量，具体包括如下步骤：
将步骤S3得到的q轴电流ivq求导数后得到q轴导数电流isq，然后再与q轴电流设定值ivq,r求差，得到差值ivq,r-isq；最后，将差值通过一阶惯性环节
得到VSG预同步相位控制量Δω；JV为一阶惯性环节的惯性参数，DV为一阶惯性环节的惯性常数。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法，其特征在于所述的q轴电流设定值ivq,r的取值为Iv。
9.一种包括了权利要求1～8之一所述的基于虚拟电流的VSG预同步控制方法的并网方法，其特征在于还包括如下步骤：
S7.将步骤S6输出的VSG预同步幅值控制量ΔU作为幅值补偿量，并反馈到VSG无功环；
S8.将步骤S6输出的VSG预同步相位控制量Δω作为频率补偿量，并反馈到VSG有功环；
S9.当VSG的频率、相位和幅值满足并网标准后，发出并网指令，VSG与HDG-MG之间的隔离开关闭合，将VSG并入HDG-MG，完成VSG的并网。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103795080A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-05-14 | 湖南大学 | 一种mmc型轻型直流输电系统的并网方法 |
| CN105978038A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-28 | 中国矿业大学 | 一种基于虚拟阻抗的预同步控制方法 |
| US20180145582A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-05-24 | Hunan University | Virtual synchronous inverter with fast transient inrush fault currents restraining method thereof |
| US20180191281A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-07-05 | Qingchang ZHONG | Operating Doubly-Fed Induction Generators as Virtual Synchronous Generators |
| CN108599264A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-28 | 上海交通大学 | 一种基于虚拟同步发电机控制的频率电压无差调节方法 |
| CN110112787A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-08-09 | 西安交通大学 | 基于虚拟同步发电机的光储微电网并网预同步控制方法 |
| CN111541277A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 浙江工业大学 | 虚拟同步发电机预同步控制器及其方法 |
| CN112217239A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 郑州轻工业大学 | 一种基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103795080A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-05-14 | 湖南大学 | 一种mmc型轻型直流输电系统的并网方法 |
| CN105978038A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-28 | 中国矿业大学 | 一种基于虚拟阻抗的预同步控制方法 |
| US20180191281A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-07-05 | Qingchang ZHONG | Operating Doubly-Fed Induction Generators as Virtual Synchronous Generators |
| US20180145582A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-05-24 | Hunan University | Virtual synchronous inverter with fast transient inrush fault currents restraining method thereof |
| CN108599264A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-28 | 上海交通大学 | 一种基于虚拟同步发电机控制的频率电压无差调节方法 |
| CN110112787A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-08-09 | 西安交通大学 | 基于虚拟同步发电机的光储微电网并网预同步控制方法 |
| CN111541277A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 浙江工业大学 | 虚拟同步发电机预同步控制器及其方法 |
| CN112217239A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 郑州轻工业大学 | 一种基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴嘉琪;王振雄;卓放;易皓;于克凡;: "基于虚拟同步发电机的微电网并网预同步研究", 电器与能效管理技术, no. 18, pages 17 - 31 * |
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Application publication date: 20220412 Assignee: Shanghai Puyuan Technology Co.,Ltd. Assignor: HUNAN University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980003331 Denomination of invention: VSG pre synchronization control method based on virtual current and its grid connection method Granted publication date: 20230725 License type: Common License Record date: 20240322 |