[發明專利]一種虛擬同步機阻尼配置方法及裝置

有效

• 申請號: 201810571856.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108695890B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 唐釀;盛超;黃輝;陳曉科;黃明欣;王紅星;張健;朱良合;袁敞;趙天揚
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明實施例公開了一種虛擬同步機阻尼配置方法及裝置，該方法包括：建立虛擬同步機的二階開關周期平均模型，根據二階開關周期平均模型，獲取虛擬同步機的輸出電流的第一小信號模型、輸出有功功率的小信號表達式、搖擺方程和功角方程的第二小信號模型；根據小信號表達式、第一小信號模型和第二小信號模型計算得到輸出有功功率變化量對負載側頻率變化量的四階傳遞函數；負載側頻率發生階躍時，對四階傳遞函數進行拉普拉斯逆變換得到輸出有功功率的響應函數；對響應函數進行求最值處理，得到輸出有功功率的最大值表達式。本發明提供了明確有效的匹配虛擬同步機儲能容量的阻尼配置方法，方便人們為虛擬同步機配置阻尼。

技術領域

本發明涉及分布式發電控制領域，尤其涉及一種虛擬同步機阻尼配置方法及裝置。

背景技術

近年來，由于世界能源問題的日益突出和環境壓力的不斷增大，諸如光伏發電、風力發電等分布式發電形式得到了快速發展。分布式發電的輸出大多都為直流，因此需要通過并網逆變器接入配電網，分布式發電的發展使得逆變器在電力系統的滲透率越來越高，導致傳統電力系統結構發生了巨大的變化。分布式電源接入配電網會帶來電力系統低慣性、低阻尼的問題。為了解決該問題，有學者提出了虛擬同步機(Virtual SynchronousMachine,VSM)的概念。近些年對VSM的研究表明，VSM可有效增加電力系統的慣性和阻尼，抑制電力系統的振蕩，增強電力系統的穩定性。

系統的慣性和阻尼需要通過儲能系統提供，因而VSM的阻尼配置與儲能容量的匹配問題亟待解決。目前國內外學者針對虛擬同步機慣量和阻尼的選取方法進行了研究，取得了諸如優化配置虛擬同步發電機的儲能單元、通過對頻率的監測實現虛擬慣量值跟隨頻率實時變化、通過實時監測負載側頻率的方法控制儲能單元的充放電，并以此提供實時的虛擬慣量和阻尼等研究成果。但現有的研究成果均未提出明確有效的匹配虛擬同步機儲能容量的阻尼配置方法，人們在配置虛擬同步機阻尼的時候無據可依，且效率較低，不利于人們快速準確地解決分布式電源接入配電網的低慣性、低阻尼問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種虛擬同步機阻尼配置方法及裝置，用于解決分布式電源接入配電網的低慣性、低阻尼的技術問題。

本發明實施例提供了一種虛擬同步機阻尼配置方法，包括：

建立虛擬同步機的二階開關周期平均模型，根據所述二階開關周期平均模型，獲取所述虛擬同步機的輸出電流的第一小信號模型、輸出有功功率的小信號表達式、搖擺方程和功角方程的第二小信號模型；

根據所述小信號表達式、所述第一小信號模型和所述第二小信號模型計算得到輸出有功功率變化量對負載側頻率變化量的四階傳遞函數；

負載側頻率發生階躍時，對所述四階傳遞函數進行拉普拉斯逆變換得到輸出有功功率的響應函數；

對所述響應函數進行求最值處理，得到輸出有功功率的最大值表達式。

優選地，所述根據所述小信號表達式、所述第一小信號模型和所述第二小信號模型計算得到輸出有功功率變化量對負載側頻率變化量的四階傳遞函數具體包括：

聯立所述小信號表達式和所述第一小信號模型計算得到輸出電壓相角的小擾動量；

將所述輸出電壓相角的小擾動量代入所述第二小信號模型，計算得到輸出有功功率變化量對負載側頻率變化量的四階傳遞函數。

優選地，所述四階傳遞函數為：