[发明专利]一种虚拟同步发电机阻尼系数定量识别方法、系统及装置

说明书

本发明涉及一种虚拟同步发电机的阻尼系数定量识别方法及系统，获取频率变化前后的虚拟同步电机电压和电流；根据频率变化前后的虚拟同步电机电压和电流，基于预先建立的阻尼系数定量识别的表达式，计算虚拟同步发电机的阻尼系数。本发明使得阻尼系数D设置后能够正确的定量识别。

技术领域

本发明涉及新能源接入与控制技术，具体涉及一种虚拟同步发电机阻尼系数定量识别方法、系统及装置。

背景技术

与传统能源大多通过同步发电机并入电网不同，越来越多的分布式电源通过电力电子并网逆变器接入到电网中，相比于传统的同步发电机，分布式电源并网逆变器具有响应迅速的优点，但由于其属于静置设备，不能够为电网提供足够的阻尼系数D，随着分布式电源渗透率的不断增加，将严重影响到电力系统的动态响应和稳定性。

目前提出了虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)概念。其主要思想是利用并网逆变器模拟同步发电机运行特性，从而为含大量分布式电源的电力系统提供转动阻尼系数D，同时可以借鉴电力系统关于同步发电机运行的经，将传统同步发电机的相关控制策略和理论分析方法有效地引入其中，以实现分布式电源的友好接入。

还有提出了VSG的运行控制方法，然而却忽略了对阻尼系数D实际效果的综合评测，缺乏对VSG控制性能的定量计算，难以定量量化VSG对电网的支撑作用。在辅助服务市场中，电网公司更无法根据VSG所提供的辅助服务的强弱，给予经济激励。

一般地，对于传统的同步发电机，其自然振荡角频率在0.628～15.7rad/s之间，阻尼系数受机械摩擦、定子损耗和阻尼绕组等多种因素的影响，在阻尼系数D不够大时会引起电网功率的低频振荡，是电网安全稳定的一大隐患。一般地，对于一个确定的同步发电机，其阻尼系数几乎是不变的，而对于虚拟同步发电机，阻尼系数只是其控制参数，可以根据实际需要进行设置。然而阻尼系数D设置后如何正确的定量识别，是当前困扰学术界和产业的疑难问题。

发明内容

为解决现有技术中阻尼系数D设置后如何正确的定量识别的问题，本发明的目的是提供一种虚拟同步发电机阻尼系数定量识别方法、系统及装置，使得阻尼系数D设置后能够正确的定量识别。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种虚拟同步发电机的阻尼系数定量识别方法，其改进之处在于：

获取频率变化前后的虚拟同步电机电压和电流；

根据频率变化前后的虚拟同步电机电压和电流，基于预先建立的阻尼系数定量识别的表达式，计算虚拟同步发电机的阻尼系数。

进一步地：所述阻尼系数定量识别表达式的建立过程，包括：

确定虚拟同步电机的转子运动方程，同时用微电源逆变器模拟虚拟同步发电机一次调频特性；

根据虚拟同步电机的转子运动方程和虚拟同步发电机一次调频特性构建虚拟同步发电机的虚拟惯量控制器表达式；

当频率变化为设定阈值时简化虚拟惯量控制器表达式，得到阻尼系数定量识别的表达式。

进一步地：所述确定虚拟同步电机的转子运动方程用下式表示：

其中，P_m为机械有功功率，P_e为电磁有功功率，ω为实际角速度，ω_N为额定角速度，J为转动惯量，D为阻尼系数。

进一步地：所述用微电源逆变器模拟虚拟同步发电机一次调频特性用下式表示：