[發明專利]一種主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法和系統

在審

• 申請號: 201910067802.7
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109672192A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 吳爭;劉海濤;盛萬興;吳鳴;呂志鵬;崔健;龍禹;季昆玉;賈俊;翁蓓蓓;宋振浩;趙婷
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，包括：

將系統實時擾動總量帶入預先建立的負荷虛擬同步裝置的擴張狀態觀測器，進行計算，得到系統擾動估計值；

將所述系統擾動估計值作為有功控制中虛擬轉矩的補償項對虛擬轉矩進行補償。

2.根據權利要求1所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述擴張狀態觀測器的建立，包括：

基于系統實時擾動總量，將負荷虛擬同步裝置的機械運動方程改寫為包含擾動項的機械運動方程組；

根據非線性系統的標準形式與所述包含擾動項的機械運動方程組，得到參數矩陣；

將所述參數矩陣帶入擴張狀態觀測器標準形式，得到負荷虛擬同步裝置的擴張狀態觀測器表達式。

3.根據權利要求2所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述負荷虛擬同步裝置的機械運動方程如下式：

其中，J為虛擬同步機的轉動慣量，ω為機械角速度，ω_n為額定角速度，T_e為電磁轉矩，T_m為機械轉矩，D_p為阻尼系數。

4.根據權利要求3所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述包含擾動項的機械運動方程組如下式：

其中，x₁＝ω，x₂為擾動項，w(t)為系統受到的實時擾動總量。

5.根據權利要求4所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述負荷虛擬同步裝置的擴張狀態觀測器表達式如下式：

其中，e為擴張狀態觀測器跟蹤誤差，為擴張狀態觀測器的n維狀態變量，z₁為對機械角速度ω的估計值，z₂為系統擾動估計值，β₀₁與β₀₂均為設定的擴張狀態觀測器控制參數，fal(e,α,δ)為自抗擾濾波函數，α、δ均為設定參數。

6.根據權利要求5所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述自抗擾濾波函數fal(e,α,δ)的表達式如下：

7.根據權利要求1所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述將系統擾動估計值作為有功控制中虛擬轉矩的補償項對虛擬轉矩進行補償，包括：

根據采集的有功功率實際值和所述系統擾動估計值，計算得到修正后的電磁轉矩。

8.根據權利要求7所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述修正后的電磁轉矩的計算式如下：

其中，T′_e為修正后的電磁轉矩，P_e為采集的有功功率實際值，z₂為系統擾動估計值，ω為機械角速度，ω_n為額定角速度。

9.根據權利要求7所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述根據采集的有功功率實際值和所述系統擾動估計值，計算得到修正后的電磁轉矩之前，還包括：

將有功功率設定值和所述采集的有功功率實際值之差送入PI控制器，得到機械功率參考值；

基于負荷虛擬同步裝置的角速度和所述機械功率參考值，計算修正后的機械轉矩。

10.根據權利要求9所述的主動支撐電網的負荷虛擬同步裝置控制方法，其特征在于，所述修正后的機械轉矩的計算式如下：

其中，P_m為機械功率參考值，T′_m為修正后的機械轉矩，ω為機械角速度，ω_n為額定角速度。