[發明專利]計及VSG逆變器電流限幅的暫態能量函數方法

有效

• 申請號: 201710528807.6
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107330193B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊陽;卜京;張夢月;王俊;涂杉杉;周前;汪成根;張寧宇;胡昊明
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06;G06F113/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

1.一種計及VSG逆變器電流限幅的暫態能量函數方法，其特征在于，包括

步驟1，構建逆變器的電流限幅模型；

步驟2，獲取逆變器電流飽和下的功角特性；

步驟3，構建VSG策略下計及逆變器飽和的系統功角模型；

步驟4，構建改進后逆變器電流飽和環節模型，獲取改進后的功角與未飽和時功角的關系；

步驟5，輸入電氣部分的主要參數，包括VSG、線路、變壓器、故障位置和限幅裝置電流的最大最小值；

步驟6，用龍格庫塔法方法求解轉子運動方程獲取VSG轉子的δ(t)與以獲取故障軌線，δ(t)表示系統功角與時間的關系；表示系統角速度與時間的關系；

步驟7，獲取故障切除時刻系統暫態能量V_cl與臨界能量V_cr；

步驟8，將步驟7求取的故障切除時刻系統暫態能量V_cl與臨界能量V_cr比較，若V_cl≤V_cr，則系統穩定，否則系統失穩；

步驟9，求取臨界故障切除時間；

步驟3所述的VSG策略下計及逆變器飽和的系統功角模型如下：

其中，E為VSG機端電壓，U為無窮大母線參考電壓，X_∑為線路電抗，I為逆變器輸出電流，δ為VSG系統功角；

步驟4中采用反正切函數對逆變器電流飽和環節進行改進，改進模型如式(6)

步驟4中根據式(5)和式(6)獲取改進后的功角與未飽和時功角的關系

其中，δ_新為逆變器電流飽和環節近似改進之后的虛擬功角，δ_原為未含飽和環節的傳統電力系統功角。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中選用dq軸電流動態限幅控制方式構建的逆變器電流限幅模型，模型如下：

其中，I_max、I_min為逆變器限幅環節電流上下限，I為逆變器輸出電流。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2的具體過程在于：

步驟2.1，若逆變器電流飽和后，逆變器則變成一個電流源，其輸出功率為

其中，電網側的功率因數角θ為與的夾角，U是無窮大母線參考電壓，和分別為U和I的向量，θ'＝90°-θ為逆變器電流飽和下的功角，為網側濾波電抗和線路電抗之和的倒數，為無窮大電網的諾頓等效電流源，X_S是無窮大母線處的等效電抗，j為虛數單位；

步驟2.2，采用d軸電流優先的限幅方式，d軸電流逐漸增大到I_max，q軸電流將逐漸減小到零，令θ'＝δ'+90°，得到逆變器電流飽和下的功角特性，式(3)所示：

其中，δ'為d軸與之間的夾角，是逆變器虛擬功角；P_sm為最大電磁功率。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟7的具體過程在于：

其中，ω為發電機角速度，M＝T_J/ω₀，T_J為發電機慣性常數，ω₀為同步電角速度，P_M為原動機的機械輸入功率，為系統故障后穩定工作的功角，P_em3為故障后發電機電磁功率最大值，系統的臨界能量V_cr為：

V_cr＝P_em3[2cosδ_s-(π-2δ_s)sinδ_s] (9)。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟9的具體過程在于：根據系統能量軌線，令V_cl＝V_cr，有t_c＝t_cr；V_cl表示在某時刻切除故障時系統的能量，是一個關于角速度w和功角δ的函數，表示在故障清除時刻，系統的能量等于臨界能量，此時V_cl對應的故障切除時刻為系統的臨界切除時間。