[发明专利]储能一次调频虚拟同步机参数分析方法

说明书

本发明公开了一种储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，该方法将动态虚拟参数VSG控制应用于微网储能并网逆变器一次调频控制中，提高微网储能一次调频性能。为了分析动态虚拟参数里相关参数取值，采用小信号模型分析方法，借鉴同步发电机小信号模型，建立VSG控制输出有功和参考有功之间传递函数，得到虚拟参数稳态取值范围。本发明采用动态虚拟参数VSG控制策略在微网储能一次调频控制系统中，能够为电网提供惯性和阻尼支撑，一次调频性能良好。

技术领域

本发明涉及储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，该方法将改进虚拟同步机控制应用于微网储能并网逆变器一次调频控制中，通过小信号模型分析改进虚拟同步机控制参数的方法。

背景技术

电网容量不断增加，区域电网结构变的复杂，由光伏、风电等高渗透率分布式电源点组成的微网，由于其低惯性、低阻尼特性，势必会对大电网的频率稳定性造成影响。储能单元作为可以灵活充放电的电源，能够实现在微网中动态吸收、释放能量，且因为其响应快速、控制灵活，在维持网侧频率稳定有无可替代的优势。通常是将储能设备接至分布式电源点的并网逆变器直流侧，作为调节负荷基础。为了实现“友好”并网，目前广泛采用虚拟同步机(Virtual Synchronous Generation,VSG)控制方法，VSG控制通过模仿同步发电机特性能够为系统提供惯性和阻尼支撑，使得并网逆变器具备调频和调压功能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，该方法将动态虚拟参数VSG控制应用于微网储能并网逆变器一次调频控制中，提高微网储能一次调频性能。为了分析动态虚拟参数里相关参数取值，采用小信号模型分析方法，借鉴同步发电机小信号模型，建立VSG控制输出有功和参考有功之间传递函数，得到虚拟参数稳态取值范围。

本发明采取如下技术方案来实现的：

储能一次调频虚拟同步机参数分析方法，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，减少虚拟惯量J同时适当增加虚拟阻尼D，得到动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数；

6)为了得到步骤5)动态虚拟惯量和虚拟阻尼系数照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。

本发明进一步的改进在于，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：