一种虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法
专利汇可以提供一种虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种虚拟同步 电机 电压 源换流器最小 电流 应 力 控制方法，首先通过虚拟同步电机控制 算法 计算虚拟 转子 角 度δv与虚拟电机内部电动势Et，根据虚拟转子角度δv与虚拟电机内部电动势Et设计单位功率最小电流 应力 控 制模 块 ，进而向换流器内环电流解耦控制环提供最小电流指令与获得调制 信号 驱动换流器电力 电子 开关 ，实现换流器最小电流应力控制。，下面是一种虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法专利的具体信息内容。
1.一种虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，首先通过虚拟同步电机控制算法计算虚拟转子角度δv与虚拟电机内部电动势Et，根据虚拟转子角度δv与虚拟电机内部电动势Et设计单位功率最小电流应力控制模块，进而向换流器内环电流解耦控制环提供最小电流指令与 获得调制信号驱动换流器电力电子开关，实现换流器最小电流应力控制。
2.如权利要求1所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的方法步骤如下：
步骤1：通过电压源换流器虚拟同步电机控制算法，计算虚拟转子角度δv与虚拟电机内部电动势Et；
步骤2：设计换流器单位功率最小电流应力控制模块；
步骤3：换流器电流内环解耦控制及驱动电力电子开关。
3.如权利要求2所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的步骤1中，电压源换流器虚拟同步电机控制算法包括有功功率-频率调节算法和无功功率-交流电压调节算法；
电压源换流器基于虚拟同步电机控制引入了直流电压下垂环节，将直流电压udc与其参考值 比较，获得直流电压偏差 将直流电压偏差 作为虚拟同步电机等效转速偏差；因此，将直流电压偏差应用于有功功率-频率调节方程如下：
式(1)中，s为频域表示符，ωv为电压源换流器虚拟同步电机角频率，δv为虚拟同步电机虚拟转子角度，Hv为虚拟同步电机惯性系数，Dv为虚拟同步电机阻尼系数， 是直流电压下垂有功功率指令，kdc是直流电压下垂系数，Pe虚拟电磁功率；
如式(1)所示，所述的有功功率-频率调节算法通过调节虚拟电磁功率Pe，调节交流系统角频率ωv，同时获得虚拟同步电机虚拟同步角度δv；
所述的无功功率-交流电压调节算法由下式实现：
式(2)中，Et为虚拟电机内部电动势，Et0为虚拟电机内部额定电势， 为电压源换流器传输无功功率参考值，Qe为电压源换流器传输无功功率实际值， 为换流器交流侧交流电压参考值，Vgs为换流器交流侧交流电压实际值，kp与ki为PI(Proportional Integration)控制器参数；Mv为虚拟同步电机无功控制惯性系数，kv为虚拟同步电机无功阻尼响应系数。
4.如权利要求2所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的步骤2中，换流器单位功率最小电流应力控制模块的设计方法如下：
根据步骤1的电压源换流器虚拟同步电机控制算法得到的虚拟同步电机虚拟内部电势Et与虚拟同步电机虚拟同步角δv，计算换流器交流侧单位功率最小电流指令，并设计换流器单位功率最小电流应力控制模块，具体如下：
步骤2.1：建立换流器交流侧端电压dq轴参考坐标方程，并将其转换为电压源换流器交流侧动态响应方程；
步骤2.2：测量换流器交流侧三相电压均方根有效值Vgs：
式中，etd与etq分别为电压源换流器交流侧d轴和q轴端电压，rs为换流器交流侧端口至公共连接点PCC处等效电阻，xs为换流器交流侧端口至公共连接点PCC处等效电抗，isd与isq分别为换流器交流侧d轴与q轴电流；
步骤2.3：计算换流器交流侧d轴与q轴电流参考值；
步骤2.4：基于电机定子单位电流最大转矩控制原理，计算单位功率q轴最小电流参考值 进而计算d轴最小电流参考值
式中， z2＝rs2+xs2；rs为换流器交流侧端口至公共连接点
PCC处等效电阻，xs为换流器交流侧端口至公共连接点PCC处等效电抗，etd＝Etcosδ，etq＝Etsinδ；
根据上述d轴与q轴最小电流参考值计算步骤，设计电压源换流器最小电流应力控制模块，并将该控制模块替代传统虚拟同步电机控制的虚拟阻抗与电压解耦控制模块。
5.如权利要求4所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的步骤2.1中，建立换流器交流侧端电压dq轴参考坐标方程的方法如下：
电压源换流器交流侧公共连接点PCC处d轴和q轴端电压vgd和vgq表示为：
式(5)中，etd与etq分别为电压源换流器交流侧d轴和q轴端电压，即etd＝Etcosδ与etq＝Etsinδ；isd与isq分别为换流器交流侧d轴与q轴电流，rs为换流器及其交流侧的等效电阻，Ls为换流器交流侧等效电感，ωs为额定同步机转速；
忽略式(5)快速暂态响应特性，即忽略微分项，式(5)化简为：
式(6)中，xs＝ωsLs；为方便分析，假设xs为常数。
6.如权利要求4所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于，所述的步骤2.3中，计算换流器交流侧d轴与q轴电流参考值的方法如下：
将下式(7)中的换流器交流侧d轴电流isd或q轴电流isq作为变量，下式(7)变为一元二次函数，
以换流器交流侧d轴电流isd为例，求得换流器交流侧d轴电流isd的解析解如下：
其中：
式(8)中， 此处，z为换流器虚拟同步阻抗；
同理计算换流器交流侧q轴电流isq；在换流器交流侧公共连接点PCC处，当发生三相接地短路时，即vgd＝0，vgq＝0，isdF与isdF分别为等效的d轴与q轴交流短路电流。
7.如权利要求2所述的虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法，其特征在于：所述的步骤3将步骤2生成的d轴与q轴最小电流指令，以及在公共连接点处采集的交流三相电压和电流信号，传送给电压源换流器电流内环解耦控制模块，通过电流内环解耦获得三相电压参考值的标幺形式；然后，将该电压参考值与三角载波对比，获得正弦脉宽调制波SPWM，进而得到六个脉冲开关信号，分别控制电压源换流器主电路中开关器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断与导通。
一种虚拟同步电机电压源换流器最小电流应力控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
11.1％，根据Ploss＝rsis ＝rs(isd +isq)，计算的损耗较传统方法小23.5％。如图5所示的弱交流系统故障时换流器交流侧三相电压，其中的细线所示为传统控制方法的电压曲线，粗线所示为本发明方法的电压曲线。传统控制方法计算的电压幅值出现较大的波动，最大电压幅值较本发明方法高20％，因此本发明控制系统降低了交流电压幅值波动范围，同时降低了换流器对绝缘性能的要求。如图6所示的弱交流系统经虚拟同步电机控制后的频率响应曲线，其中细线为传统控制方法的频率响应曲线，粗线为本发明方法的频率响应曲线。经本发明方法计算的弱配电交流系统频率波动幅度较传统方法小，这将有利于弱交流系统的频率稳定性。因此，上述算例验证了本发明换流器最小电流应力控制方法，在故障发生及切除过程中，改善了换流器限流、降损以及弱交流系统的频率稳定性。
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