[發(fā)明專利]混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011295957.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112467786B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮仰敏;楊沛豪;趙勇;李立勛;韓毅;李陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/24;H02J5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)功率傳輸方程：

其中：R_f、X_f為濾波電路電阻值及感抗值；E為AC/DC換流器交流側(cè)橋臂電壓幅值，U_ac為交流側(cè)電壓幅值；δ為功角；AC/DC換流器內(nèi)部參數(shù)中，滿足R_f＜＜X_f，交流側(cè)功率傳輸方程簡化為：

2)根據(jù)交流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量、直流子網(wǎng)有功出力調(diào)節(jié)量與AC/DC換流器功率調(diào)節(jié)量相等，混合微電網(wǎng)瞬時(shí)有功變化量相同，根據(jù)步驟1)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)功率傳輸方程，模擬同步發(fā)電機(jī)，

得到交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：

其中：J為虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ω為角頻率；k_udc為直流子網(wǎng)下垂調(diào)節(jié)系數(shù)；U_dc為直流母線電壓實(shí)際值；U_dc0為直流母線電壓初始值；C_dc為直流電容值和無功調(diào)節(jié)表達(dá)式：

其中：u為VSG虛擬內(nèi)電勢(shì)；U₀為額定電壓有效值；Δu為虛擬內(nèi)電勢(shì)與額定電壓之間偏差；k_q為無功調(diào)節(jié)系數(shù)；Q_e為無功功率實(shí)際輸出值；Q_ref為無功功率參考值；

3)根據(jù)步驟1)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器交流側(cè)功率傳輸方程，得到AC/DC換流器輸出復(fù)功率表達(dá)式：

4)根據(jù)步驟3)AC/DC換流器輸出復(fù)功率表達(dá)式，

建立AC/DC換流器傳輸有功功率小信號(hào)模型：

無功功率小信號(hào)模型：

5)當(dāng)VSG控制系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)步驟4)AC/DC換流器傳輸有功、無功功率小信號(hào)模型并結(jié)合步驟2)交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，得出虛擬控制的小信號(hào)模型：

其中：s為拉普拉斯算子；T_a為延遲環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)；k_p為無功比例系數(shù)；k_i為無功積分系數(shù)；

6)將步驟5)虛擬控制小信號(hào)模型中的電壓、功角參數(shù)作為矩陣元素，得到小信號(hào)模型特征值矩陣：Y＝(Δδ′，ΔU_a′_c，Δδ，ΔU_ac)；

其中：Δδ′為Δδ的導(dǎo)數(shù)，ΔU_ac為ΔU_ac的導(dǎo)數(shù)；

7)結(jié)合步驟4)AC/DC換流器傳輸有功、無功功率小信號(hào)模型和步驟5)虛擬控制小信號(hào)模型及步驟6)信號(hào)模型特征值矩陣，得到AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)小信號(hào)模型：

其中：

8)分析步驟7)AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)小信號(hào)模型，得出虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及虛擬阻尼系數(shù)D與AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法，其特征在于，步驟8)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：分析步驟7)AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)小信號(hào)模型，得出虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及虛擬阻尼系數(shù)D與AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，隨著J的增大，系統(tǒng)逐漸過渡至不穩(wěn)定狀態(tài)，但是過小的J會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)缺少慣性特征；隨著D的增大，系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。