[發(fā)明專利]非線性最小二乘曲線擬合的VSG慣量與阻尼系數(shù)測量方法

在審

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• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109038674A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 顏湘武;王俁珂;趙帥帥;孫雪薇
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種非線性最小二乘曲線擬合的VSG慣量與阻尼系數(shù)測量方法，所述方法分析出了系統(tǒng)在離網(wǎng)、并網(wǎng)不同運行工況與阻尼狀態(tài)的時域單位階躍響應函數(shù)，定性分析了利用動態(tài)響應指標求解慣量與阻尼系數(shù)的方法，借鑒了一種用于同步發(fā)電機慣量測量的甩負荷試驗，結(jié)合并網(wǎng)功率階躍實驗，得到了一種可以自驗證的綜合測量方法。并通過將兩種實驗方法綜合的方式規(guī)避了同步功率取值不準確對于參數(shù)測量的影響，為VSG外特性測量提供了一種新的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源電力系統(tǒng)與微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非線性最小二乘曲線擬合的VSG慣量與阻尼系數(shù)測量方法。

背景技術(shù)

與石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源相比，以風能、光伏為代表的新能源具有可再生、清潔的特點，也因此得到越來越多的認可和青睞。而分布式發(fā)電因其配置靈活、投資較小，符合可再生能源綠色環(huán)保的發(fā)展理念，成為新能源開發(fā)的重要發(fā)展形式。但是大量的、不同類型的分布式電源接入系統(tǒng)，很容易使電網(wǎng)受到造成較大的沖擊，并對電網(wǎng)的潮流分布、電能質(zhì)量甚至穩(wěn)定運行帶來很大影響。

針對這一問題，學者們提出了微網(wǎng)的概念。微網(wǎng)既可以獨立運行，也可以通過電力電子逆變器與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行。然而，由于逆變器的響應速度極快、不具備阻尼特性和慣性特性，在遇到擾動的情況下，往往很難和具有大慣性的電網(wǎng)實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，容易發(fā)生過載或失穩(wěn)的情況，從而大大影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

針對這一問題，有學者借鑒了同步發(fā)電機在維持有功功率、無功功率、電壓、頻率的特性，仿照同步發(fā)電機的運行機理提出了“虛擬同步發(fā)電機”(VSG)的概念。即在下垂控制的基礎上，引入同步發(fā)電機的電磁方程和機械方程，在逆變器的控制環(huán)節(jié)中加入了虛擬慣量，來模擬同步發(fā)電機。

VSG技術(shù)引入逆變器控制策略，使得分布式電源也具有了與同步機相似的慣性與阻尼，可以像同步機一樣在系統(tǒng)頻率變化時為系統(tǒng)提供慣性支撐，減緩一次調(diào)頻響應前系統(tǒng)頻率的變化。然而由于受控制算法中一些非線性部分及PI調(diào)節(jié)器的影響，逆變器實際輸出的轉(zhuǎn)動慣量與阻尼可能與給定值有一定的偏差，這將會影響到分布式電源的實際外特性，進而影響慣性支撐的效果。針對于目前的研究主要集中于VSG技術(shù)應用，而忽略了測量使用VSG技術(shù)后逆變器實際特性的現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在傳統(tǒng)最小二乘曲線擬合法理論基礎上，提出一種非線性最小二乘曲線擬合的VSG慣量與阻尼系數(shù)測量方法，具體技術(shù)方案如下：

一種非線性最小二乘曲線擬合的VSG慣量與阻尼系數(shù)測量方法，其特征在于，所述測量方法基于非線性最小二乘曲線擬合法，分析出了系統(tǒng)在離網(wǎng)、并網(wǎng)不同運行工況與阻尼狀態(tài)的時域單位階躍響應函數(shù)；借鑒了一種用于同步發(fā)電機慣量測量的甩負荷試驗，結(jié)合并網(wǎng)功率階躍實驗，得到了一種可以自驗證的綜合測量方法。

所述非線性最小二乘曲線擬合法是一種以各數(shù)據(jù)點誤差的平方和最小為準則，估計非線性函數(shù)中未知參數(shù)的一種方法。

借鑒了一種用于同步發(fā)電機慣量測量的甩負荷試驗，在逆變器離網(wǎng)帶一定負載運行條件下，斷開出口斷路器使逆變器空載，對輸出電壓的角頻率進行測量與記錄；測量得到的逆變器輸出頻率或角頻率變化曲線，結(jié)合離網(wǎng)運行工況的曲線擬合法即可得到待測參數(shù)。

附圖說明

圖1為VSG控制的并網(wǎng)逆變器電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2為并網(wǎng)運行下的有功控制結(jié)構(gòu)。

圖3為離網(wǎng)運行下的VSG機械部分。

圖4為測量流程圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明進一步詳細說明。

虛擬同步機的搖擺方程為：