[发明专利]一种提高虚拟同步机暂态功角稳定性的控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种提高虚拟同步机暂态功角稳定性的控制方法和系统，属于新能源发电技术领域。本发明在同时考虑功率环和电压电流双环情况下，为了消除有功环中的潜在正反馈机制并增强无功环的负反馈机制，改进了功率反馈结构，实现输出有功、无功功率直接控制输出电压的d、q轴分量，避免了相角持续积分带来的正反馈暂态失稳问题，也避免了Q_vsg‑v_cd‑i_od‑P_vsg耦合带来的无功环对有功功率输出的影响，增强了虚拟同步机的功角稳定性，由此增强了虚拟同步机的抗扰动性能，从而显著提高了系统的稳定性。实验证明，本发明方法在电网电压大幅跌落时可以稳定运行，大大增强了虚拟同步机抗扰动性能并具有电网支撑能力。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，更具体地，涉及一种提高虚拟同步机暂态功角稳定性的控制方法和系统。

背景技术

随着新能源在电网中渗透率的提高，越来越多的分布式电源接入大电网，由于传统的并网逆变器惯性或阻尼很小，对电力系统的安全和稳定运行构成了极大的威胁。为了克服这些困难，提出了基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator，VSG)技术的控制策略，可使并网逆变器模拟同步发电机的运行原理，具有同步发电机有功调频、无功调压等特性。但是，分布式网络很容易遭受诸如短路之类的电网故障影响，导致电压跌落，所以虚拟同步机也面临低压穿越能力不足，电流限制和无功支撑困难的问题。

目前解决大扰动下系统稳定问题的方法主要有两种，一种是基于虚拟阻抗的限流方法，即当虚拟同步机电流超过预定阈值时，添加额外的虚拟阻抗；另一种是切换控制策略，即当发生大扰动时，改变虚拟同步机的控制策略。基于此，有一些提高虚拟同步机暂态稳定性的研究工作，例如：

[1]T.Chen,L.Chen,T.Zheng,X.Chen and S.Mei,General control strategyto limit peak currents of Virtual Synchronous Generator under voltage sags,2016IEEE Power and Energy Society General Meeting(PESGM),Boston,MA,2016,pp.1-5.

[2]K.Shi,H.Ye,P.Xu,D.Zhao and L.Jiao,Low-voltage ride throughcontrol strategy of virtual synchronous generator based on the analysis ofexcitation state,in IET Generation,TransmissionDistribution,vol.12,no.9,pp.2165-2172,15 5 2018.

[3]L.Huang,H.Xin,Z.Wang,L.Zhang,K.Wu and J.Hu,Transient StabilityAnalysis and Control Design of Droop-Controlled Voltage Source ConvertersConsidering Current Limitation,in IEEE Transactions on Smart Grid,vol.10,no.1,pp.578-591,Jan.2019.