[發明專利]抑制虛擬同步發電機頻率振蕩的虛擬電感控制方法和系統

有效

• 申請號: 202110886303.8
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113489027B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李暢
• 申請（專利權）人: 李暢
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/01;H02J3/42
• 代理公司: 衡陽雁城專利代理事務所(普通合伙) 43231
• 代理人: 龍騰

1.抑制虛擬同步發電機頻率振蕩的虛擬電感控制方法，其特征在于：

(1)根據獲取的虛擬同步發電機三相輸出電壓、三相并網電流，建立引入虛擬電感前后的系統功率模型，計算虛擬同步發電機輸出有功功率與無功功率；

(2)根據有功功率和無功功率參考值，結合VSG慣量方程獲得虛擬同步發電機輸出電壓幅值和相角；

(3)確定系統有功功率與無功功率的耦合程度，根據所確定的系統功率耦合程度，分析系統參數及控制參數與有功通道和無功通道耦合程度的關系；

(4)通過有功功率與無功功率前饋來模擬L濾波器電感的附加電感，引入虛擬電感部分的有功功率和無功功率前饋量按下式(12)計算：

其中，P_vir為有功功率前饋量，Q_vir為無功功率前饋量，P_v和Q_v為引入虛擬電感后的虛擬同步發電機輸出有功功率和無功功率，P和Q為引入虛擬電感前的虛擬同步發電機輸出有功功率和無功功率，δ為VSG輸出電壓的相角，E為電壓幅值；

根據式(12)，引入虛擬電感控制部分分別疊加至有功通道和無功通道的有功功率和無功功率的小信號模型表示為：

其中，ΔP_vir為疊加至原有虛擬同步發電機有功環控制通道的虛擬電感疊加的有功分量，K_{δP_v}(s)為VSG虛擬轉子的功角小信號分量到虛擬電感疊加有功功率小信號分量的傳遞函數，K_{EP_v}(s)為VSG電壓幅值小信號分量到虛擬電感疊加有功功率小信號分量的傳遞函數，ΔQ_vir為疊加至原有虛擬同步發電機有功環控制通道的虛擬電感疊加的無功分量，K_{δQ_v}(s)為VSG虛擬轉子的功角小信號分量到虛擬電感疊加無功功率小信號分量的傳遞函數，K_{EQ_v}(s)為VSG電壓幅值小信號分量到虛擬電感疊加無功功率小信號分量的傳遞函數，ΔE為VSG出口電壓幅值的小信號分量，Δδ為虛擬同步發電機虛擬轉子功角的小信號分量；

然后根據穩定性分析方法，分析虛擬電感引入前后及引入虛擬電感的大小與系統穩定性的關系，進而計算出高功率耦合度下保持系統穩定所需的虛擬電感值；

通過調節所引入的虛擬電感值并使其與計算值一致，進而實現無電壓電流雙閉環的并網VSG功率解耦控制，提高并網系統在高功率耦合情形下的穩定性及動態性能。

2.根據權利要求1所述的虛擬電感控制方法，其特征在于，在步驟(1)中，按下式計算引入虛擬電感前的虛擬同步發電機輸出有功功率P和無功功率Q：

其中，e_d、e_q為dq坐標系下的虛擬同步發電機的輸出電壓，i_d、i_q為dq坐標系下的系統并網電流，且有：

其中，R＝R_f+R_g，L＝L_f+L_g；R為VSG輸出濾波器電阻與電網電阻之和的總阻值，R_f為輸出單電感濾波器的寄生電阻，R_g為電網電阻，L為濾波器電感與電網電感值之和，L_f為VSG輸出濾波器電感值，L_g為電網電感，s為復頻域拉普拉斯算子，E為電壓幅值，δ為VSG輸出電壓的相角，U_g為電網電壓幅值，ω_n為系統額定角頻率。

3.根據權利要求2所述的虛擬電感控制方法，其特征在于，在步驟(2)中，虛擬同步發電機中有功功率和無功功率的轉子運動虛擬慣量阻尼方程表達式為：

其中，P_ref、Q_ref為有功功率和無功功率參考值，P_E、Q_E為虛擬同步發電機的輸出的有功功率和無功功率，D_p為有功通道頻率支撐的虛擬阻尼系數，J_p為有功通道的虛擬慣量系數，J_q為無功通道電壓支撐的虛擬慣量系數，ω為并網VSG的角頻率，s為復頻域的拉普拉斯算子。