[发明专利]虚拟同步机虚拟功角确定方法及装置

说明书

本发明提供了一种虚拟同步机虚拟功角确定方法及装置，所述方法包括：利用预先建立的虚拟同步机接入无穷大系统的数字仿真模型及虚拟同步机的数学模型，获取虚拟同步机的输出三相电压、输出三相电流及母线三相电压；根据虚拟同步机的输出三相电压及输出三相电流，确定虚拟同步机的有功功率；根据预设的有功功率参考值及虚拟同步机的有功功率，确定虚拟同步机的虚拟转子角；根据母线三相电压确定母线电压相角，根据母线电压相角及虚拟转子角，确定虚拟同步机相对于无穷大系统母线的虚拟功角。本发明明确了虚拟同步机虚拟功角的物理意义，由此实现直观观测虚拟同步机功角，可用于虚拟同步机接入电力系统的暂态特性分析。

技术领域

本发明涉及虚拟同步机技术领域，尤指一种虚拟同步机虚拟功角确定方法及装置。

背景技术

近年来，新能源发电持续快速增长，电力系统电力电子化已经成为行业发展趋势。然而，电力电子设备显著区别于传统电磁变换装备的动态特性，深刻改变着电力系统的电压及频率动态行为，对电力系统的安全稳定运行提出挑战。在这种情况下，新能源具备主动支撑电网能力逐渐成为行业共识。虚拟同步机技术可以使新能源发电设备具有与常规同步机组类似的频率和电压调节特性，能够解决高比例新能源接入后电网缺乏支撑能力的问题，逐步得到关注与大规模应用。

然而，目前对虚拟同步机接入电力系统的稳定分析研究尚不成熟，现有研究多关注虚拟同步机小干扰稳定性分析，并没有对其在电网故障的大扰动下的暂态功角稳定性的研究，缺少直观的虚拟功角的分析与观测方法。作为暂态稳定分析的关键表征量，如何快速准确的获取虚拟同步机的虚拟功角信息至为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种虚拟同步机虚拟功角确定方法及装置，实现直观观测虚拟同步机功角，为虚拟同步机接入电力系统后的暂态稳定分析提供了有效手段。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种虚拟同步机虚拟功角确定方法，所述方法包括：

利用预先建立的虚拟同步机接入无穷大系统的数字仿真模型及虚拟同步机的数学模型，获取虚拟同步机的输出三相电压、输出三相电流及母线三相电压；

根据所述虚拟同步机的输出三相电压及输出三相电流，确定所述虚拟同步机的有功功率；

根据预设的有功功率参考值及所述虚拟同步机的有功功率，确定所述虚拟同步机的虚拟转子角；

根据所述母线三相电压确定母线电压相角，并根据所述母线电压相角及所述虚拟转子角，确定所述虚拟同步机相对于无穷大系统母线的虚拟功角。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述虚拟同步机的输出三相电压及输出三相电流，确定所述虚拟同步机的有功功率包括：

分别确定所述输出三相电压中单相电压与所述输出三相电流中对应的单相电流的乘积，将各乘积之和作为所述虚拟同步机的有功功率。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据预设的有功功率参考值及所述虚拟同步机的有功功率，确定所述虚拟同步机的虚拟转子角包括：

确定预设的有功功率参考值与所述虚拟同步机的有功功率的第一差值，根据所述第一差值、预设的频率调节系数及所述虚拟同步机的额定角频率确定所述虚拟同步机的虚拟转子角。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述母线电压相角及所述虚拟转子角，确定所述虚拟同步机相对于无穷大系统母线的虚拟功角包括：

确定所述虚拟转子角与所述母线电压相角的第二差值，将所述第二差值作为所述虚拟同步机相对于无穷大系统母线的虚拟功角。

本发明实施例还提供一种虚拟同步机虚拟功角确定装置，所述装置包括：