[发明专利]储能一次调频虚拟同步机参数分析方法

权利要求书

1.储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立储能微网并网逆变器虚拟同步机VSG转子机械方程和无功-电压调节方程；

2)根据有功-频率下垂控制建立虚拟调速器，并将虚拟调速器引入步骤1)转子机械控制环节内；

3)联立步骤1)VSG转子机械方程和步骤2)虚拟调速器，得到有功-频率变化量方程；

4)根据步骤3)有功-频率变化量方程得到VSG稳态一次频率下垂方程；

5)在虚拟角频率增加阶段，增加虚拟转动惯量J同时适当减少虚拟阻尼D；在虚拟角频率减少阶段，减少虚拟转动惯量J同时适当增加虚拟阻尼D，得到动态虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数；

6)为了得到步骤5)动态虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数中虚拟稳态值取值范围，建立VSG输出有功功率与电压功角关系式；

7)将步骤6)VSG输出有功功率与电压功角关系式，结合步骤1)VSG转子机械方程，借鉴同步发电机小信号模型，得到VSG控制输出有功和参考有功之间传递函数；

8)根据步骤7)到VSG控制输出有功和参考有功之间传递函数，得到系统自然震荡转速和阻尼比；

9)参考同步发电机振荡频率，分析步骤8)中虚拟转动惯量稳态取值范围；

10)为了得到虚拟阻尼系数稳态值，建立步骤2)虚拟调速器对应小信号模型；

11)参考步骤3)有功-频率变化量方程，根据步骤10)虚拟调速器对应小信号模型，得到储能出力变化量与频率变化量之间的传递函数；

12)求解步骤11)储能出力变化量与频率变化量之间的传递函数中频率变化量方程，得出不同阻尼类型下的虚拟阻尼系数稳态值取值范围。

2.根据权利要求1所述的储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：建立储能微网并网逆变器VSG转子机械方程：

其中：J为虚拟转动惯量；T_m、T_e、T_d分别为VSG机械转矩、电磁转矩、阻尼转矩；D为阻尼系数；ω_g为网侧实际角频率；P_ref为有功功率参考值；P_e有功功率实际输出值；储能微网并网逆变器VSG控制同样具有励磁调节惯性，无功-电压调节表达式为：

其中：U₀为额定电压有效值；Δu为虚拟内电势与额定电压偏差；K_u为无功积分调节系数；Q_e为无功功率实际输出值；Q_ref为无功功率参考值。

3.根据权利要求2所述的储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：根据有功-频率下垂控制建立虚拟调速器：P_e＝P_ref+K_ω(ω-ω_g)；

其中：K_ω为有功调节系数，并将虚拟调速器引入步骤1)转子机械控制环节内。

4.根据权利要求3所述的储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：联立步骤1)VSG转子机械方程和步骤2)虚拟调速器，得到有功-频率变化量方程：

其中：Δω＝ω-ω_g；ΔP＝P_ref-P_e；s为微分算子。

5.根据权利要求4所述的储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，其特征在于，步骤4)的具体实现方法为：根据步骤3)有功-频率变化量方程得到VSG稳态一次频率下垂方程：