[发明专利]一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法

权利要求书

1.一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：基于虚拟同步机的并网逆变器控制策略，建立有功环小信号模型；

S2：通过分析所述有功环小信号模型得到的功角关系曲线确定转动惯量自适应控制规则；

S3：确定所述转动惯量自适应控制规则中各主要参数的选取条件；

S4：根据有功环传递函数的阻尼比确定阻尼系数的选取规则。

2.如权利要求1所述的一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述有功环小信号模型为：

其中，J为虚拟同步机的转动惯量，D为阻尼系数，s为频域变量，Δω(s)为虚拟同步机与额定电角速度的差，ΔP_m(s)为虚拟同步机的等效输入功率差值，ΔP_e(s)为虚拟同步机的实际输出功率差，ΔP_e-measure(s)为经过低通滤波器滤波后的输出功率差，ω_f为低通滤波器的截止频率，Δδ(s)为虚拟同步机等效的端口电压和电网电压的相位差，即功角，E₀代表虚拟同步机的端口电压初始有效值，U₀代表电网电压初始有效值，X为线路电抗。

3.如权利要求1所述的一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：通过公式得到实际角速度变化率与转动惯量J呈反比关系，其中，T_m和T_e分别为虚拟同步机的机械转矩和电磁转矩，J为虚拟同步机的转动惯量，D为阻尼系数，ω为实际的电角速度，ω_n为电网额定角速度。

4.如权利要求1所述的一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述转动惯量自适应控制规则为：

其中，J为转动惯量，J₀为初始转动惯量设定值，J_min和J_max分别为转动惯量变化的最大和最小区间，为虚拟同步机的频率变化率，k₁和k₂分别为反正切函数的比例项和指数项系数，ω_c为由角频率决定的控制规则动作阈值，Δω为实际虚拟角频率与额定角频率的差值。

5.如权利要求4所述的一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：步骤S3中，所述选取条件包括：无论自适应控制的参数k₁、k₂和如何变化，都不会超过其最大区间值

6.如权利要求1所述的一种虚拟同步机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法，其特征在于：步骤S4中，阻尼系数D关于有功环阻尼比和转动惯量J的表达式为：

其中，a₀＝U₀E₀，b₀＝ω_nω_fX，ξ＝0.707，ω_n为电网额定角速度，ω_f为低通滤波器的截止频率，E₀代表虚拟同步机的端口电压初始有效值，U₀代表电网电压初始有效值，X为线路电抗。