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专利号: 2022105751321
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交直流混合微电网中接口变换器的π‑VSG控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:计算接口变换器直流侧电压偏差和接口变换器交流侧频率偏差,并根据直流侧电压允许波动范围和交流侧频率允许波动范围,计算直流电机的电动势系数;

S2:将直流电机电动势方程引入虚拟同步发电机控制策略,并提出直流侧电压控制方式,搭建π‑VSG控制模型;

S3:将直流侧额定电压和接口变换器传输功率输入到π‑VSG控制的有功环中,得到等效电流偏差;

S4:利用π‑VSG控制算法中的有功环和无功环,计算得到电压参考值eabc;

S5:根据电压参考值eabc控制接口变换器的双向功率传输;

所述S1中,设接口变换器直流侧电压偏差用ΔUdc表示,接口变换器交流侧频率偏差用Δωac表示,ΔUdc和Δfac分别表示为:ΔUdc=Udc‑UdcN

Δωac=ωac‑ωacN

其中,Udc为接口变换器直流侧电压,UdcN为接口变换器直流侧额定电压,ωac为接口变换器交流侧频率,ωacN为接口变换器交流侧额定频率;

设直流电机的电动势系数用KE表示,KE表示为:其中,Mu为直流侧电压最大允许波动值,Mω为交流侧频率最大允许波动值,Mu和Mω表示为:|Udc‑UdcN|≤Mu

|ωac‑ωacN|≤Mω;

所述S2中,对比虚拟同步电机的机械方程

其中,J为转动惯量,Pm为机械功率,Pe为电磁功率;

结合直流电机电动势方程,得到:

其中,Uω为交流侧虚拟电动势,Cω为交流侧虚拟电容,Kω为虚拟直流电机的电动势系数,Im为交流侧输入电流,Ie为交流侧的输出电流,Uω和Cω分别表示为:Uω=Kωω

传统的VSG控制策略考虑了交流频率的动态响应,但没有考虑直流电压的变动,鉴于此,提出了一个直流电压的惯性控制方式;其中,Iin为直流侧输出电流,Iout为交流侧输入电流,Cu为直流侧虚拟电容:结合对交流侧的控制方程,提出π‑VSG控制模型;

所述S3中,设π‑VSG控制器输出的等效电流偏差用ΔIu和ΔIω表示,ΔIu和ΔIω表示为:其中,Pi为接口变换器的输出功率,P0为接口变换器的初始有功功率,UdcN为直流母线的额定电压;

所述S4中,在有功环中基于二阶数学模型计算得到输出相位角θ:接口变换器的无功环采用无功–电压下垂控制:式中,Em为交流电压幅值参考值,KQ为无功惯性系数,Dq为无功–电压下垂系数,Vn和V分别为交流电压幅值的给定值和实际值,Q0和Qbic分别为接口变换器无功功率的初始值和实际值;

将有功环输出的频率和相位信号与无功环输出的电压幅值信号合成为参考电压eabc:

2.根据权利要求1所述的交直流混合微电网中接口变换器的π‑VSG控制方法,其特征在于,S5中,π‑VSG控制输出电压参考值经过电压电流双闭环控制环节,实现交直流混合微电网系统的双向功率协调控制。