集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法

本发明涉及并网控制和电机控制，尤其是集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法。

背景技术：

1、现有的电网模拟器和电机驱动变频器是独立的两套设备，而存在部分用户同时对电网模拟器和电机驱动变频器都有需求。目前供用户选择的解决方案是购买两套设备，无疑增加了投资成本和实验室安装面积。现有技术存在的主要缺点是既没有相关研究将两种功能集成一体，更没有设备厂家提供兼具两种功能的单套设备解决方案，而且，现有的电网模拟器没有模拟电网同步发电机特性的功能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，旨在通过同一个电路既能实现电网模拟器又能实现电机驱动变频器的功能，并且减小设备体积。

2、本发明实施例的一方面提供了集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，包括：

3、在电网模拟器模式下，获取虚拟同步机的有功功率与无功功率，根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率确定与实际同步机相符的合成参考电压；对lc滤波器中的滤波电容进行电流采样，得到第一采样电流值；将所述第一采样电流值与预设的电容电流第一反馈系数作积，得到第一系数，并与所述滤波电容的电压环pi控制器的输出作差，得到第二系数，以根据所述第二系数进行pwm调制；

4、在电机驱动变频器模式下，对lc滤波器中的滤波电容进行电流采样，得到第二采样电流值；将所述第二采样电流值与预设的电容电流第二反馈系数作积，得到第三系数，并与所述滤波电容的电流环pi控制器的输出作差，得到第四系数，以根据所述第四系数进行pwm调制，并控制电机的转速与转矩。

5、优选地，所述根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率确定与实际同步机相符的合成参考电压，包括：

6、根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率，确定与实际同步机的惯量、阻尼及频率相符的合成参考电压。

7、优选地，在电网模拟器模式下，还包括：

8、以所述参考合成电压驱动被测并网设备。

9、本发明实施例的另一方面还提供了一种集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制电路，包括：

10、变压器、三相pwm整流器、直流母线、三个单相逆变器、三个lc滤波器、负载电机、被测电机、电机驱动控制器及电源；

11、其中，所述变压器为三相隔离变压器，所述变压器的一端与电网相连，另一端与所述三相pwm整流器的一端相连，所述三相pwm整流器的另一端通过所述直流母线与每个所述单相逆变器的一端相连，每个所述单相逆变器的另一端与一个所述lc滤波器的一端相连，在电网模拟器模式下，各个所述lc滤波器的另一端用于连接被测并网设备；在电机驱动变频器模式下，各个所述lc滤波器的另一端与所述负载电机的定子端相连；所述负载电机的转子端通过联轴器与所述被测电机的转子端相连，所述电机驱动控制器的一端与所述被测电机的定子端相连，所述电机驱动控制器的另一端与所述电源相连。

12、优选地，若所述变压器为高频隔离变压器，则所述三相pwm整流器的一端与电网相连，另一端通过第一直流母线与所述高频隔离变压器的一端相连，所述高频隔离变压器的另一端通过第二直流母线与每个所述单相逆变器的一端相连。

13、本发明实施例的另一方面还提供了一种集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制装置，包括：

14、第一控制单元，用于在电网模拟器模式下，获取虚拟同步机的有功功率与无功功率，根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率确定与实际同步机相符的合成参考电压；对lc滤波器中的滤波电容进行电流采样，得到第一采样电流值；将所述第一采样电流值与预设的电容电流第一反馈系数作积，得到第一系数，并与所述滤波电容的电压环pi控制器的输出作差，得到第二系数，以根据所述第二系数进行pwm调制；

15、第二控制单元，用于在电机驱动变频器模式下，对lc滤波器中的滤波电容进行电流采样，得到第二采样电流值；将所述第二采样电流值与预设的电容电流第二反馈系数作积，得到第三系数，并与所述滤波电容的电流环pi控制器的输出作差，得到第四系数，以根据所述第四系数进行pwm调制，并控制电机的转速与转矩。

16、优选地，所述第一控制单元，包括：

17、电压特性控制单元，用于根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率，确定与实际同步机的惯量、阻尼及频率相符的合成参考电压。

18、优选地，所述第一控制单元，还用于以所述参考合成电压驱动被测并网设备。

19、本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；

20、所述存储器用于存储程序；

21、所述处理器执行所述程序实现上述的方法。

22、本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现上述的方法。

23、本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述的方法。

24、本发明在电网模拟器模式下，可以根据有功功率与无功功率确定与实际同步机的输出电压相符的合成参考电压，能实现模拟电网同步发电机电压特性功能，同时，在电机驱动变频器模式下，根据滤波电容的采样电流值、电容电流的反馈系数以及电压环pi控制器的输出，可以控制电机的转速与转矩，并且，经过第四系数的pwm调制后，可以抑制lc滤波器带来的电气谐振，即能在实现电机转速与转矩控制功能的前提下，有效抑制lc滤波器引入的谐振问题。并且，上述两种模式均在同一个电路中实现，无需在两个不同的电路中分别实现，从而可以减小设备的体积。

技术特征：

1.集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，其特征在于，所述根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率确定与实际同步机相符的合成参考电压，包括：

3.根据权利要求1所述的集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，其特征在于，在电网模拟器模式下，还包括：

4.集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制电路，其特征在于，包括：变压器、三相pwm整流器、直流母线、三个单相逆变器、三个lc滤波器、负载电机、被测电机、电机驱动控制器及电源；

5.根据权利要求4所述的集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制电路，其特征在于，若所述变压器为高频隔离变压器，则所述三相pwm整流器的一端与电网相连，另一端通过第一直流母线与所述高频隔离变压器的一端相连，所述高频隔离变压器的另一端通过第二直流母线与每个所述单相逆变器的一端相连。

6.集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制装置，其特征在于，所述第一控制单元，包括：

8.根据权利要求6所述的集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制装置，其特征在于，所述第一控制单元，还用于以所述参考合成电压驱动被测并网设备。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求1至3中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了集成电网模拟器和电机驱动功能的四象限变换器控制方法，包括：在电网模拟器模式下，对LC滤波器中的滤波电容进行电流采样；将采样电流值与电容电流反馈系数作积，并与滤波电容的电压环PI控制器的输出作差，以进行PWM调制；根据预设的额定有功功率与虚拟同步机的有功功率，以及预设的额定无功功率与虚拟同步机的无功功率确定与实际同步机的输出电压相符的合成参考电压；在电机驱动变频器模式下，对LC滤波器中的滤波电容进行电流采样；将采样电流值与电容电流反馈系数作积，并与滤波电容的电压环PI控制器的输出作差，以进行PWM调制，并控制电机的转速与转矩，本发明可广泛应用于并网控制和电机控制领域。

技术研发人员：刘雄,王元泽,黄志锋,卢保聪
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13