[發(fā)明專利]一種孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的慣性和阻尼辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910283338.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN109861296B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊向真;白巴特爾;杜燕;施永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的慣性和阻尼辨識(shí)方法，是針對(duì)VSG組網(wǎng)組成的系統(tǒng)或單臺(tái)VSG逆變器，當(dāng)改變參考功率時(shí)，用鎖相環(huán)將VSG系統(tǒng)輸出電壓的頻率波動(dòng)過(guò)程并記錄下來(lái)，將功率的變化過(guò)程和頻率的變化過(guò)程作為最小二乘法辨識(shí)的辨識(shí)數(shù)據(jù)，即可辨識(shí)出VSG系統(tǒng)的慣性和阻尼系數(shù)。本發(fā)明能通過(guò)測(cè)量孤島VSG系統(tǒng)外特性的情況下識(shí)別出VSG系統(tǒng)的阻尼和慣性系數(shù)從而能定量量化分布式電源的實(shí)際外部特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于孤島逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是涉及一種通過(guò)最小二乘法辨識(shí)孤島VSG系統(tǒng)的外部電壓電流特性，辨識(shí)出其慣性和阻尼系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)、光等可再生能源在市場(chǎng)中應(yīng)用頻率不斷提高，并網(wǎng)變流器在電網(wǎng)中的數(shù)量和容量急劇增加。相應(yīng)地，同步發(fā)電機(jī)所占的比例逐漸降低。由此，大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在：慣性和阻尼缺失、短路特性改變、引發(fā)諧波諧振和次同步振蕩等。針對(duì)慣性和阻尼缺失問(wèn)題，虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)控制是一種有效的解決方案。已有不少文獻(xiàn)研究了VSG的運(yùn)行控制。

現(xiàn)有研究忽略了對(duì)慣性和阻尼實(shí)際效果的綜合評(píng)測(cè)，缺乏對(duì)VSG控制性能的定量計(jì)算，難以定量量化VSG對(duì)電網(wǎng)的支撐作用。在輔助服務(wù)市場(chǎng)中，定量識(shí)別VSG的慣性和阻尼大小，檢驗(yàn)VSG的設(shè)計(jì)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)，可以提高電網(wǎng)公司的輔助服務(wù)效率，并給予相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。然而，VSG實(shí)際輸出的慣性和阻尼，可能與控制器中的參數(shù)設(shè)置并不一致。這會(huì)影響微網(wǎng)中心控制單元(MGCC)或其他外部控制單元對(duì)VSG性能的計(jì)算，影響VSG的穩(wěn)定性和運(yùn)行性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種辨孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的慣性和阻尼辨識(shí)方法，以期能定量識(shí)別出孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)慣性和阻尼的大小從而能得到分布式電源的實(shí)際外部特性，進(jìn)而影響慣性的對(duì)電網(wǎng)支撐效果。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的慣性和阻尼辨識(shí)方法，所述孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是由n個(gè)不同屬性的虛擬同步發(fā)電機(jī)VSG和負(fù)載構(gòu)成，n≥1；其特點(diǎn)是所述方法是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1：所述孤島虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在t時(shí)刻改變參考功率P_ref，使系統(tǒng)發(fā)生功率擾動(dòng)，采集m個(gè)功率變化量，記作ΔP＝{ΔP(k)|k＝1,2,…,m}，ΔP(k)表示第k個(gè)功率變化量；

步驟2：在t時(shí)刻后通過(guò)鎖相環(huán)采集m組負(fù)載電壓的頻率跌落差Δω＝{Δω(k)|k＝1,2,…,m}，Δω(k)表示第k組負(fù)載電壓的頻率跌落差；

步驟3：以所述m個(gè)功率變化量ΔP和m組負(fù)載電壓的頻率跌落差Δω作為最小二乘法的辨識(shí)數(shù)據(jù)，利用式(1)得到辨識(shí)數(shù)據(jù)的傳遞函數(shù)G(s)：

式(1)中：J表示系統(tǒng)的慣性系數(shù)，且J＝J_ωω₀，J_ω為慣性標(biāo)幺量，ω₀為系統(tǒng)的額定角速度，D為系統(tǒng)的總阻尼系數(shù)，且D＝D_ωω₀+k_p，D_ω為阻尼標(biāo)幺量，k_p為虛擬同步發(fā)電機(jī)VSG中調(diào)速器的調(diào)速系數(shù)；

步驟4：對(duì)式(1)進(jìn)行離散化處理，得到如式(2)所示的傳遞函數(shù)G(s)的離散化形式G(z)：

式(2)中：a₁、b₀、b₁均為辨識(shí)參數(shù)，且a₁＝(-Jc+D)/Jc+D，b₀＝b₁＝1/Jc+D，c為雙線性變換系數(shù)，且T為采樣間隔，z為離散變換中的變量；