[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

本發(fā)明公開了一種混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法，包括：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；得到交直流混合微網(wǎng)AC/DC換流器流器虛擬同步機(jī)VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程和無功調(diào)節(jié)表達(dá)式；得到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、無功功率小信號(hào)模型；得出虛擬控制的小信號(hào)模型；得到小信號(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；分析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。本發(fā)明采用小信號(hào)模型分析交直流混合微網(wǎng)AC/DC接口變換器VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，驗(yàn)證AC/DC接口變換器不管工作于整流模式還是逆變模式，采用VSG控制可以實(shí)現(xiàn)功率穩(wěn)定傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法，該方法采用小信號(hào)模型分析混合微網(wǎng)AC/DC接口變換器VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性能的方法，驗(yàn)證虛擬參數(shù)取值對(duì)VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

背景技術(shù)

交直流混合微電網(wǎng)由交流子網(wǎng)、直流子網(wǎng)以及AC/DC接口變換器組成，交直流混合微網(wǎng)是未來微網(wǎng)發(fā)展的高級(jí)形式，綜合了交流微電網(wǎng)和直流子網(wǎng)兩者的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了多種不同類型微電源和各類形式的負(fù)荷接入微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性，AC/DC接口變換器作為交流子網(wǎng)、直流子網(wǎng)功率傳輸介質(zhì)，不僅需要維持子網(wǎng)之間功率動(dòng)態(tài)平衡，還需要保證整個(gè)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。如何通過控制策略實(shí)現(xiàn)AC/DC接口變換器功率穩(wěn)定傳輸，是保障交直流混合微電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的關(guān)鍵。

交直流混合微電網(wǎng)中AC/DC接口變換器通常采用下垂控制，常規(guī)下垂控制不具備慣性和阻尼環(huán)節(jié)，無法維持分布式電源高滲透率混合微電網(wǎng)換流器控制系統(tǒng)穩(wěn)定。通過模仿傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)使AC/DC接口變換器具備慣性的控制策略，即虛擬同步機(jī)(VirtualSynchronous Generation,VSG)控制策略，受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。虛擬同步機(jī)暫態(tài)變換過程中緩沖能量變化量采用虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J變化表征，各種摩擦阻力采用虛擬阻尼系數(shù)D變化量表征。為了驗(yàn)證混合微網(wǎng)AC/DC換流器VSG控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要通過小信號(hào)模型分析法分析虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及虛擬阻尼系數(shù)D對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種混合微網(wǎng)換流器虛擬同步機(jī)小信號(hào)模型分析方法，具體采用小信號(hào)模型分析混合微網(wǎng)AC/DC接口變換器VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性制，分析虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及虛擬阻尼系數(shù)D小信號(hào)模型的四個(gè)特征根，驗(yàn)證J、D取值對(duì)VSG控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

本發(fā)明采取如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)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，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；

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換流器流器虛擬同步機(jī)VSG轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程和無功調(diào)節(jié)表達(dá)式；

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、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；

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；