考虑预同步的虚拟同步机T型三电平逆变器并离网MATLAB仿真模型

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模型简介

三相 T 型三电平逆变器电路如图所示，逆变器主回路由三个单相 T 型逆变器组成。 直流侧输入电压为 UPV，直流侧中点电位 O 设为零电位，交流侧输出侧是三相三线制连接， 三相电网电压为 usa、usb、usc，三相并网电感电流为 ia、ib、ic。

将 A、B、C 三相滤波电感 La、Lb、Lc 等效为电感 Ls 和电阻 Rs 串联，三相 T 型三电平电 路的等效开关电路简化模型如图所示：

通过 Park 变换将三相 T 型三电平电路在静止 αβ 坐标系下的数学模型转换到旋转 dq 坐标 系下。静止 αβ 坐标系到旋转 dq 坐标系，在旋转 dq 坐标系下，三相 T 型三电平电路的等效电路如图 所示：

与 传 统 同 步 发 电 机 不 同 的 是 ，ＶＳＧ 没 有 实 际 的 物 理 模 型 。 它 仅 通 过 各 种 控 制 算 法 来 模 拟 同 步 机 的 各 种 特 性 ， 使 由 电 力 电 子 设 备 组 成 的 逆 变 器 也 具 有 与 发 电 机相 似 的 输 出 和 响 应 性 能 。Ｖ Ｓ Ｇ 型 并 网 逆 变 器 控 制 系 统 如 图所 示 ：

传 统 预 同 步 控 制 方 式 采 用 锁 相 环 获 取 两 端 的 偏 差 ， 而 后 对 偏 差 进 行 Ｐ Ｉ 控 制 调 节 后 完 成 并 网 。 但 该 方 法 设 计 复 杂 ， 计 算 过 程 繁 琐 ， 计 算 精 度 易 受 到 锁 相 环 固 有 偏 差 的 影 响 。 为 简 化 预 同 步 环 节 控 制 设 计 ， 采用一 种 不 需 要 锁 相 环 节 也 能 实 现 同 步 的 预 同 步 方 式 ， 该 方 式 只 需 要 通 过 简 单 的 公 式 计算 与 误 差 调 节 便 可 实 现 同 步 。逆 变 器 输 出 电 压 与 电 网 电 压 相 量 图如图所示：

通 常 情 况 下 ， 系 统 输 出 电 压 与 电 网 电 压 相 角 差 非 常 小 ， 即 有 ：

因 此 可 以 计 算 相 位 差 的 正 弦 值 来 等 效 相 位 差 值 ， 结合图上图和上式可得：

无 锁 相 环 的 预 同 步 控 制 框 图如图所示：

模型主体

预同步控制模块

VSG控制模块

工况设置：0.5s之前为孤岛模式有工负载为6000kW，0.5s时开始预同步，0.8s-1.4s有功指令为10000kw，1.5s时有功指令变为15000kW。

公共点电压波形

由图可知，系统0.5s时开始预同步，0.71s完成预同步，保证电压相位一致。

逆变器有功输出波形（蓝色为有功，红色为无功）

由图可知，逆变器输出功率可以有效跟踪指令输出。

输出电流波形

系统完美运行，电压电流无谐波干扰！！

参考文献

ＶＳ Ｇ 型 并 网 逆 变 器 自 适 应 控制 及 并 离 网 切 换 策 略研 究——陈 昌

T 型三电平逆变器技术研究——夏玲芳