[發明專利]一種擴大虛擬同步機容量的實現方法

在審

• 申請號: 201811382298.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109193796A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 杜輝
• 申請（專利權）人: 天合光能股份有限公司
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 郭小麗

1.一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

在并網狀態下，獲取虛擬同步機的阻抗計算方程、有功功率計算方程、無功功率計算方程、機械輸入功率計算方程、功角計算方程、電壓-無功功率下垂控制方程和參考電流計算方程；

根據虛擬同步機的阻抗計算方程、有功功率計算方程、無功功率計算方程、機械輸入功率計算方程、功角計算方程、電壓-無功功率下垂控制方程以及參考電流計算方程之間的對應關系，以使虛擬同步機的有功功率和無功功率擴大N倍，并對虛擬同步機的功角、端電壓以及電流調制波進行標幺化；其中，N為正整數。

2.根據權利要求1所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機的阻抗計算方程根據虛擬同步機等效模型獲得，所述阻抗計算方程為：

其中，Z為阻抗，R₁為濾波內阻，j為虛數單位，X為電抗，w為角頻率，L₁為濾波電感，C為濾波電容。

3.根據權利要求2所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機等效模型的獲取方式為：以交流母線電壓為參考值，基于虛擬同步機的功角關系輸出虛擬同步機等效模型。

4.根據權利要求2所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機的有功功率計算方程和無功功率計算方程通過虛擬同步機的復功率計算方程計算得到。

5.根據權利要求4所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機的復功率計算方程為：

其中，P為有功功率，Q為無功功率，u∠δ為逆變器的輸出電壓，e為交流母線電壓，δ表示虛擬同步機輸出電壓與交流母線電壓的相位差，θ為阻抗角。

6.根據權利要求5所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機的有功功率計算方程和無功功率計算方程為：

其中，在保持兩側相位差不變的情況下，虛擬同步機的有功功率和無功功率僅與阻抗Z相關；將濾波內阻和濾波電感縮小N倍，且濾波電容擴大N倍，以使虛擬同步機的有功功率和無功功率擴大N倍。

7.根據權利要求6所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機的機械輸入功率計算方程為：

其中，P_ref為給定的參考有功功率，m為頻率-有功功率下垂系數，w₀為電網額定角頻率，w為電網實際角頻率；

所述虛擬同步機的功角計算方程為：

其中，J為轉動慣量系數，s為拉普拉斯算子；

所述虛擬同步機的無功電壓下垂控制方程為：

U_ref＝U₀+n(Q_ref-Q)

其中，U_ref為虛擬同步機的端電壓，U₀為逆變器的額定電壓，n為電壓-無功功率下垂系數，Q_ref為逆變器給定的無功功率；

若虛擬同步機的有功功率P和無功功率Q擴大N倍，則逆變器的額定電壓U₀、頻率-有功功率下垂系數m、電壓-無功功率下垂系數n縮小N倍，轉動慣量系數J擴大N倍，以對虛擬同步機的功角θ_ref和虛擬同步機的端電壓U_ref進行標幺化。

8.根據權利要求7所述的一種擴大虛擬同步機容量的實現方法，其特征在于，所述虛擬同步機采用電壓電流雙閉環控制。