[發明專利]基于功頻傳遞函數的光伏虛擬同步單元阻尼特性測試方法

在審

• 申請號: 201910858580.0
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110531196A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 楊軍;甘嘉田;宋銳;王學斌
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司電力科學研究院;國網青海省電力公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H02S50/00
• 代理公司: 63102 西寧工道知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 全宏毅<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種基于功頻傳遞函數的光伏虛擬同步單元阻尼特性測試方法，涉及光伏發電并網輔助設備技術領域，通過對輸入信號△P制造階躍，觀測輸出信號的響應從而得到一階慣性環節響應特性，進而計算出單機慣性和阻尼系數。具體為通過測試設備記錄虛擬同步單元交流側電壓與電流的數據，計算有功功率和電壓頻率曲線，依據電壓頻率響應曲線，計算得到該工況下單機慣量和阻尼系數，重復測試多種工況下的單機慣量和阻尼系數，取平均值即得。本發明的有益效果在于：本發明基于功頻傳遞函數的阻尼特性測試方法，不需要考慮模擬電網裝置容量對光伏虛擬同步單元單機慣量測試的影響，有效反映光伏虛擬同步單元慣量阻尼特性，測試步驟簡單，數據準確，誤差小。

技術領域

本發明涉及光伏發電并網輔助設備測試技術領域，具體是涉及一種基于功頻傳遞函數的光伏虛擬同步單元阻尼特性測試方法。

背景技術

隨著全球范圍內能源危機和環境問題的日益突出，可再生能源發電技術得到越來越多的關注。逆變器作為可再生能源發電系統與電網之間的電力電子接口電路，其控制性能的好壞直接關系到電網運行的穩定性。其能被深入挖掘且其有益的作用被得到了肯定，但仍無法忽視常規控制策略本身給電網安全穩定運行帶來的挑戰。尤其是常規并網逆變器響應速度快、幾乎沒有轉動慣量、難以參與電網調節，無法為電網提供必要的電壓和頻率支撐，更無法為穩定性相對較差的電網提供必要的阻尼作用，缺乏一種與電網有效“同步”的機制。

借鑒傳統電力系統的運行經驗，若使得并網逆變器具有同步發電機的外特性，可以方便地將一些傳統電網的運行控制策略移植到含新能源發電系統的電網中?；谠撍枷?，有學者提出：在并網逆變器的功率外環中引入類似于同步發電機的電壓和頻率調差特性，并給出了一些并網逆變器的下垂控制策略。然而，基于下垂控制的一些方法只是針對同步發電機下垂外特性來做適當的近似，還不足以模擬同步發電機的真實運行特性。借鑒同步發電機的機械方程和電磁方程來控制并網逆變器，使得并網逆變器在機理上和外特性上均能與同步發電機相媲美，該類控制策略稱為虛擬同步發電機(virtual synchronousgenerator，VSG)技術，其特別適用于儲能裝置與電網之間的連接，有望在未來智能電網中發揮重要作用。

但對于將并網逆變器進行改造后得到的虛擬同步單元，其單機慣量和阻尼系數通常需要進一步的測試進行確定，目前尚無測試單機慣量和阻尼系數的標準方法。

發明內容

本發明提供一種適用于集中式光伏電站虛擬同步發電單元的測試方法，基于功頻傳遞函數，對虛擬同步發電單元進行測試，根據測試數據，計算虛擬同步單元的單機慣量和阻尼特性。

本發明提供基于功頻傳遞函數的光伏虛擬同步單元阻尼特性測試方法，該方法是在離網運行模式下開展測試，將虛擬同步單元在離網模式下的慣性環節簡化為一階慣性環節，通過對輸入信號△P制造階躍，來觀測輸出信號f的響應從而得到一階慣性環節響應特性，進而計算出虛擬同步單元的單機慣性參數和阻尼系數。

具體測試方法如下：

步驟1：根據說明書和參數標準連接光伏虛擬同步單元；

步驟2：光伏虛擬同步單元運行于離網模式下；

步驟3：開關K1初始狀態為閉合，調節光伏方陣模擬器、阻性負載1和阻性負載2，將阻性負載2接入光伏虛擬同步單元阻性負載的10％，使光伏虛擬同步單元在標稱頻率和標稱電壓條件下分別運行在20％P_N～30％P_N和＞70％P_N兩種工況下；阻性負載1和阻性負載2為串聯。

步驟4：穩定運行后，斷開開關K1；

步驟5：通過數據采集裝置記錄光伏虛擬同步單元交流側電壓與電流的數據，計算有功功率和電壓頻率曲線；

步驟6：依據電壓頻率響應曲線，通過公式(2-10)計算得到該工況下單機慣量J和阻尼系數D。