9、基于逆变器资源的控制与同步技术解析

基于逆变器资源的控制与同步技术解析

在电力系统中，基于逆变器的资源（IBR）控制至关重要，它涉及逆变器和电厂层面的控制以及同步技术。本文将详细介绍IBR控制的相关内容，包括PLL设计、EMT仿真结果、电厂级控制、带宽分析以及同步技术等方面。

1. PLL设计

在之前的设计中，用于dq/abc和abc/dq转换的角度是ωt，且假设ω为常数，此角度即PCC母线的角度。当dq坐标系与PCC母线的电压空间矢量对齐时，可实现有功和无功功率的解耦控制。但在实际中，PCC母线电压并非刚性电压，频率和角度可能会发生变化，因此需要使用锁相环（PLL）来测量该角度。

PLL的功能是生成一个能跟踪输入电压空间矢量角度的角度。其工作原理是：若PLL的输出角度与电压空间矢量对齐，意味着PLL坐标系的d轴与电压空间矢量对齐，此时电压空间矢量在PLL坐标系q轴上的投影为0。基于此原理，可采用反馈控制。PLL的输出角度用于abc/dq坐标系转换，使输入电压空间矢量投影到PLL坐标系。对于q轴分量，使用PI控制器，以vq为输入，输出频率或频率偏差，该频率再送至积分器生成角度，这就是简单的二阶同步参考坐标系（SRF） - PLL。

为分析PLL的动态性能，需要建立线性模型。输入电压空间矢量可表示为$\hat{v}e^{j\theta}$，从dq坐标系看，电压变为$V = \hat{v}e^{j(\theta - \theta_{PLL})}$，进而$v_q = \hat{v}\sin(\theta - \theta_{PLL})$。在稳态时，PLL能很好地跟踪角度θ，对于小扰动，假设$\theta - \theta_{PLL} \approx 0$，则q轴电压可近似为$v_q \approx \