[發明專利]一種基于虛擬同步發電機技術的儲能機電暫態建模方法

有效

• 申請號: 202011062715.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112217239B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 和萍;陶玉昆;趙琛;李從善;季玉琦;李釗;靳浩然;宮智杰;董杰
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

1.一種基于虛擬同步發電機技術的儲能機電暫態建模方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟一：采集并網逆變器的輸出電壓、輸出電流，計算出并網逆變器的輸出有功功率和輸出無功功率；

步驟二：將輸出有功功率依次經過虛擬調速器、轉子機械方程得到虛擬同步發電機與電網電壓的相位差；

所述虛擬同步發電機與電網電壓相位差的計算方法為：

利用有功-頻率下垂控制方法計算機械功率：

其中：Δω表示電網額定角頻率ω_n與輸出電壓角頻率ω的差值，k_f為有功下垂比例系數，k_fi為有功下垂積分系數，P_m為機械功率，P_ref為有功功率參考值；

將機械功率P_m輸入轉子方程中可得VSG與電網電壓相位差δ：

其中：D為阻尼系數，D(ω-ω_n)為阻尼功率，P_e為電磁功率，J為虛擬轉動慣量；

步驟三：將輸出電壓和輸出無功功率作為虛擬勵磁調節器的輸入得到虛擬同步發電機的內電勢；

步驟四：將虛擬同步發電機的控制電路簡化為儲能變流器并網等效電路，根據虛擬同步發電機與電網電壓的相位差和虛擬同步發電機的內電勢計算注入電網的有功功率指令值P_set和無功功率指令值Q_set；

步驟五：將有功功率指令值P_set和無功功率指令值Q_set輸入內環控制模型，得到實際輸出有功功率P和實際輸出無功功率Q；

步驟六：構建基于虛擬同步發電機的儲能模型及其約束條件，根據儲能模型的約束條件對實際輸出有功功率P和實際輸出無功功率Q進行調整，得到調整后的有功功率P′和無功功率Q′；

步驟七：根據調整后的有功功率P′和無功功率Q′計算有功電流實部和有功電流虛部，并將有功電流實部和有功電流虛部注入電網中，實現虛擬同步發電機對電網的控制。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬同步發電機技術的儲能機電暫態建模方法，其特征在于，所述虛擬同步發電機的內電勢為：

其中，k_v是無功電壓比例系數，k_vi是無功電壓積分系數，k_q是無功功率比例系數，k_qi是無功功率積分系數，E為虛擬同步發電機的內電勢，ΔQ為無功功率參考值Q_ref與無功功率實際值Q_e的差值，ΔU為電網電壓參考值U_ref與電網電壓實際值U的差值，E₀為虛擬同步發電機輸出空載電動勢幅值。

3.根據權利要求2所述的基于虛擬同步發電機技術的儲能機電暫態建模方法，其特征在于，所述根據虛擬同步發電機與電網電壓的相位差和虛擬同步發電機的內電勢計算注入電網的有功功率指令值P_set和無功功率指令值Q_set的方法為：

根據儲能變流器并網等效電路可得變流器并網電流為：

其中，E∠δ為變流器并網基波電壓向量，U∠0°為變流器并網點電壓向量，R_v為虛擬電阻，X_v表示虛擬電抗；

將虛擬電阻R_v置零，計算輸出視在功率：

根據輸出視在功率得到有功功率指令值P_set和無功功率指令值Q_set：

其中，S_E表示同步功率系數。

4.根據權利要求3所述的基于虛擬同步發電機技術的儲能機電暫態建模方法，其特征在于，所述實際輸出有功功率P和實際輸出無功功率Q的獲得方法為：

其中，T為響應時間。