一种基于逆变器端口能量函数的控制系统及控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于逆变器端口能量函数的控制系统，包括虚拟同步发电机控制模块，所述虚拟同步发电机控制模块包括dq变换模块、输出有功无功和端电压有效值计算模块、调制波信号幅值计算模块与模拟转子运动方程模块，其特征在于，还包括附加修正模块，附加修正模块用于对逆变器输出调制波的幅值与相位角附加幅值与相位角的控制使得系统端口能量函数为负。2.根据权利要求1所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制系统，其特征在于，dq变换模块用于获得逆变器lc滤波器上电容的三相电压和电感上流过的三相电流的dq轴的电压分量与电流分量，输出有功无功和端电压有效值计算模块用于根据dq轴的电压分量与电流分量计算获得逆变器端口输出的有功功率、无功功率与电压幅值。3.根据权利要求1所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制系统，其特征在于，模拟转子运动方程模块用于计算逆变器调制波的相位角；调制波信号幅值计算模块用于计算逆变器的调制波幅值。4.根据权利要求3所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制系统，其特征在于，附加修正模块包括附加相位修正模块与附加幅值修正模块；附加相位修正模块，用于附加相位对逆变器调制波的相位角进行修正使得逆变器端口有功功率的能量函数为负；附加幅值修正模块，用于附加幅值对逆变器的调制波幅值进行修正使得逆变器端口无功功率的能量函数为负；其中，端口能量函数w
port
的计算式为：式中，e
t,s
和θ
s
分别表示逆变器输出端电压幅值和相位的稳态时刻的值，e
t
、θ分别表示逆变器当前输出端电压的幅值与相位值，δ表示某个变量的增量；若不考虑校准，逆变器端口有功功率与无功功率的计算式如下式所示：式中，x
f
＝w
n
l
f
，w
n
表示角频率基准值，l
f
表示lc滤波器的电感值，r
f
表示lc滤波器的电阻值，e
q
表示调制波的幅值，δ表示调制波的相位，e
t
表示逆变器当前输出端电压的幅值，θ表示逆变器当前输出端电压的相位值；端口能量函数w
port
包括w
g
和w
e
，其计算式为：
相位与幅值的修正策略为：式中，δ
c
表示附加相位修正后的调制波的相位，e
qc
表示附加幅值修正后的调制波的幅值，p表示有功功率，e
t
表示逆变器当前输出端电压的幅值。5.根据权利要求4所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制系统，其特征在于，对已附加相位修正后的调制波相位与附加幅值修正后的调制波幅值的控制策略为：其中，k
δ
表示附加相位修正系数，k
e
表示附加幅值修正系数，δ表示调制波的相位，e
q
表示调制波的幅值。6.一种基于逆变器端口能量函数的控制方法，其特征在于，对逆变器输出调制波的幅值与相位角附加幅值与相位角的控制使得系统端口能量函数为负。7.根据权利要求6所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制方法，其特征在于，获得逆变器lc滤波器上电容的三相电压和电感上流过的三相电流的dq轴的电压分量与电流分量；根据dq轴的电压分量与电流分量计算获得逆变器端口输出的有功功率、无功功率与电压幅值。8.根据权利要求6所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制方法，其特征在于，计算逆变器调制波的相位角；
计算逆变器的调制波幅值。9.根据权利要求8所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制方法，其特征在于，附加相位对逆变器调制波的相位角进行修正使得逆变器端口有功功率的能量函数为负；附加幅值对逆变器的调制波幅值进行修正使得逆变器端口无功功率的能量函数为负；其中，端口能量函数w
port
的计算式为：式中，e
t,s
和θ
s
分别表示逆变器输出端电压幅值和相位的稳态时刻的值，e
t
、θ分别表示逆变器当前输出端电压的幅值、相位值，δ表示某个变量的增量；若不考虑校准，逆变器端口有功功率与无功功率的计算式如下式所示：式中，x
f
＝w
n
l
f
，w
n
表示角频率基准值，l
f
表示lc滤波器的电感值，r
f
表示lc滤波器的电阻值，e
q
表示调制波的幅值，δ表示调制波的相位，e
t
表示逆变器当前输出端电压的幅值，θ表示逆变器当前输出端电压的相位值；端口能量函数w
port
包括w
g
和w
e
，其计算式为：，其计算式为：
相位与幅值的修正策略为：式中，δ
c
表示附加相位修正后的调制波的相位，e
qc
表示附加幅值修正后的调制波的幅值，p表示有功功率，e
t
表示逆变器当前输出端电压的幅值。10.根据权利要求9所述的一种基于逆变器端口能量函数的控制方法，其特征在于，对已附加相位修正后的调制波相位与附加幅值修正后的调制波幅值的控制策略为：其中，k
δ
表示附加相位修正系数，k
e
表示附加幅值修正系数，δ表示调制波的相位，e
q
表示调制波的幅值。

技术总结
本发明公开了一种基于逆变器端口能量函数的控制系统及控制方法，涉及电力电子逆变器技术领域，解决了采用虚拟同步发电机在改善电力系统频率稳定性的同时，降低了电力系统的功角稳定性，其技术方案要点是：对逆变器输出调制波的幅值与相位角附加幅值与相位角的控制使得系统端口能量函数为负。本发明在采用虚拟同步发电机提升电力系统频率稳定性的同时也兼顾了电力系统的功角稳定性，降低电力系统的低频振荡。低频振荡。低频振荡。


技术研发人员：叶圣永 张文涛 魏俊 刘立扬 刘旭娜 程超 杨新婷 马瑞光 邓盈盈 刘洁颖 李达 龙川
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司经济技术研究院
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/1