[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

说明书

本发明涉及电力电子变流器技术领域，尤其是涉及虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法，所述方法包括如下步骤：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；利用所述等效虚拟阻感阻尼支路抑制所述等效RLC谐振电路的振荡，进而等效抑制所述虚拟同步机在暂态下的有功功率振荡。本发明相较于现有的虚拟同步机暂态振荡抑制方法更加简单直观，相应的控制器参数设计十分简单，便于调节，而且本发明对虚拟同步机暂态振荡的抑制效果十分显著。

技术领域

本发明涉及电力电子变流器技术领域，尤其是涉及虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法。

背景技术

随着分布式电源的迅速发展，其在电网中的占比也迅速提高。但这也带来许多挑战，尤其是其带来的电力系统的惯量的减少，导致电力系统暂态过程中的频率最大偏移超标，破坏电网频率稳定性，为了让分布式能源系统具有传统发电机一样的惯性，虚拟同步机技术应运而生。然而，虚拟同步机技术复杂的电磁特性使得在功率指令阶跃或外部出现扰动时，会出现较大的输出有功功率振荡和输出频率振荡。

为了解决虚拟同步机在功率指令阶跃或外部出现扰动时会出现较大的输出有功功率振荡和输出频率振荡的问题，诸多虚拟同步机的有功功率及频率的暂态振荡抑制方法应运而生。然而，现有的虚拟同步机的有功功率及频率的暂态振荡抑制方法皆通过数学推导的方式来修改系统的传递函数模型，其过程较为复杂且不直观，而且造成相应的控制器参数设计复杂，对于虚拟同步机暂态振荡的抑制效果也有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了虚拟阻感等效阻尼电路型虚拟同步机动态性能改进方法。

为了实现上述目的，本发明提供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，所述方法包括如下步骤：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；利用所述等效虚拟阻感阻尼支路抑制所述等效RLC谐振电路的振荡，进而等效抑制所述虚拟同步机在暂态下的有功功率振荡。本发明相较于现有的虚拟同步机暂态振荡抑制方法更加简单直观，相应的控制器参数设计十分简单，便于调节，而且本发明对虚拟同步机暂态振荡的抑制效果十分显著。

可选地，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。

进一步的，建立所述等效RLC谐振电路有利于将复杂的虚拟同步机结构简单化，便于从电路分析的角度清晰直观的探究虚拟同步机振荡抑制方法。

可选地，所述控制方程和所述有功功率分别满足如下关系：

，

，

其中，为所述虚拟同步机的输入端功率指令信号，为所述虚拟同步机的输出端功率信号，为所述虚拟同步机的有功功率下垂控制系数，为所述虚拟同步机的输出角频率，J为虚拟转动惯量，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，d为所述输出电压与所述母线电压之间的功率角差。

可选地，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：