[发明专利]虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法

权利要求书

1.虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取虚拟同步机的控制方程，以及所述虚拟同步机的线路阻抗为感性时所述虚拟同步机输出的有功功率；

根据所述控制方程和所述有功功率建立所述虚拟同步机的小信号模型框图，进而建立所述虚拟同步机的等效RLC谐振电路；

在所述等效RLC谐振电路中加入等效虚拟阻感阻尼支路，所述等效虚拟阻感阻尼支路包括阻尼电阻、负值电阻和负值电感，所述等效虚拟阻感阻尼支路的加入方式为：

所述阻尼电阻与所述等效RLC谐振电路中的等效电阻并联，所述负值电阻与所述负值电感串联之后与所述阻尼电阻并联，所述负值电阻的阻值在数值上与所述阻尼电阻的阻值相同；

设计所述阻尼电阻和所述负值电感的参数值，使所述等效虚拟阻感阻尼支路能够对所述等效RLC谐振电路的谐振进行抑制，所述阻尼电阻和所述负值电感的参数值分别满足如下关系：

其中，R_d为所述阻尼电阻的参数值，ξ_target为目标阻尼系数，C为所述RLC电路模型中的等效电容，L为所述RLC电路模型中的等效电感，R为RLC电路模型中的等效电阻，L_d为所述负值电感的参数值；

根据所述参数值，将所述等效虚拟阻感阻尼支路与所述小信号模型框图的控制器并联，从而抑制所述虚拟同步机在暂态下的有功功率振荡。

2.根据权利要求1所述的虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，所述根据所述控制方程和所述有功功率建立所述虚拟同步机的小信号模型框图，进而建立所述虚拟同步机的等效RLC谐振电路包括如下步骤：

使用所述控制方程和所述有功功率得到所述虚拟同步机的小信号输出频率和小信号输出功率；

利用所述小信号输出频率和所述小信号输出功率得到所述虚拟同步机的小信号模型框图；

根据所述小信号模型框图建立所述虚拟同步机的所述等效RLC谐振电路。

3.根据权利要求2所述的虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，所述控制方程和所述有功功率分别满足如下关系：

其中，P_ref为所述虚拟同步机的输入端功率指令信号，P_out为所述虚拟同步机的输出端功率信号，D_p为所述虚拟同步机的有功功率下垂控制系数，ω为所述虚拟同步机的输出角频率，J为虚拟转动惯量，ω₀为所述虚拟同步机的额定角频率，P为所述有功功率，E为所述虚拟同步机的输出电压，V为所述虚拟同步机在并网点的母线电压，X为传输线的阻抗值，δ为所述输出电压与所述母线电压之间的功率角差。

4.根据权利要求2所述的虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，所述使用所述控制方程和所述有功功率得到所述虚拟同步机的小信号输出频率和小信号输出功率包括如下步骤：

对所述控制方程进行小信号线性化处理得到所述小信号输出频率；

对所述有功功率进行小信号线性化处理得到所述小信号输出功率。

5.根据权利要求4所述的虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，所述小信号输出频率和所述小信号输出功率分别满足如下关系：

其中，Δω为所述小信号输出频率，ΔP_ref为所述小信号模型框图的输入端功率指令信号，s为拉氏变换算子，ΔP为所述小信号输出功率，J为虚拟转动惯量，ω₀为所述虚拟同步机的额定角频率，D_p为所述虚拟同步机的有功功率下垂控制系数，E为所述虚拟同步机的输出电压，V为所述虚拟同步机在并网点的母线电压，X为传输线的阻抗值，Δω_pcc为所述小信号模型框图中并网点输入信号的角频率，K_p为同步功率系数。

6.根据权利要求5所述的虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，其特征在于，所述根据所述小信号模型框图建立所述虚拟同步机的所述等效RLC谐振电路包括如下步骤：

构建与所述小信号模型框图在复频域具有相同结构的等效方框图模型；

根据所述等效方框图模型构建RLC电路模型；

利用所述小信号模型框图中的参数对所述RLC电路模型中的参数进行等效置换，进而得到所述等效RLC谐振电路。