[發明專利]一種提高虛擬同步機暫態功角穩定性的控制方法和系統

有效

• 申請號: 202011117523.6
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112165107B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 鐘雪姣;朱東海;張艷;溫提亮;鄒旭東;康勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種提高虛擬同步機暫態功角穩定性的控制方法和系統，屬于新能源發電技術領域。本發明在同時考慮功率環和電壓電流雙環情況下，為了消除有功環中的潛在正反饋機制并增強無功環的負反饋機制，改進了功率反饋結構，實現輸出有功、無功功率直接控制輸出電壓的d、q軸分量，避免了相角持續積分帶來的正反饋暫態失穩問題，也避免了Q_vsg?v_cd?i_od?P_vsg耦合帶來的無功環對有功功率輸出的影響，增強了虛擬同步機的功角穩定性，由此增強了虛擬同步機的抗擾動性能，從而顯著提高了系統的穩定性。實驗證明，本發明方法在電網電壓大幅跌落時可以穩定運行，大大增強了虛擬同步機抗擾動性能并具有電網支撐能力。

技術領域

本發明屬于新能源發電技術領域，更具體地，涉及一種提高虛擬同步機暫態功角穩定性的控制方法和系統。

背景技術

隨著新能源在電網中滲透率的提高，越來越多的分布式電源接入大電網，由于傳統的并網逆變器慣性或阻尼很小，對電力系統的安全和穩定運行構成了極大的威脅。為了克服這些困難，提出了基于虛擬同步機(Virtual Synchronous Generator，VSG)技術的控制策略，可使并網逆變器模擬同步發電機的運行原理，具有同步發電機有功調頻、無功調壓等特性。但是，分布式網絡很容易遭受諸如短路之類的電網故障影響，導致電壓跌落，所以虛擬同步機也面臨低壓穿越能力不足，電流限制和無功支撐困難的問題。

目前解決大擾動下系統穩定問題的方法主要有兩種，一種是基于虛擬阻抗的限流方法，即當虛擬同步機電流超過預定閾值時，添加額外的虛擬阻抗；另一種是切換控制策略，即當發生大擾動時，改變虛擬同步機的控制策略?；诖耍幸恍┨岣咛摂M同步機暫態穩定性的研究工作，例如：

[1]T.Chen,L.Chen,T.Zheng,X.Chen and S.Mei,General control strategyto limit peak currents of Virtual Synchronous Generator under voltage sags,2016IEEE Power and Energy Society General Meeting(PESGM),Boston,MA,2016,pp.1-5.

[2]K.Shi,H.Ye,P.Xu,D.Zhao and L.Jiao,Low-voltage ride throughcontrol strategy of virtual synchronous generator based on the analysis ofexcitation state,in IET Generation,TransmissionDistribution,vol.12,no.9,pp.2165-2172,15 5 2018.

[3]L.Huang,H.Xin,Z.Wang,L.Zhang,K.Wu and J.Hu,Transient StabilityAnalysis and Control Design of Droop-Controlled Voltage Source ConvertersConsidering Current Limitation,in IEEE Transactions on Smart Grid,vol.10,no.1,pp.578-591,Jan.2019.