[發(fā)明專利]一種抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的VSG有功控制方法

在審

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• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114362211A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱鈺;閆振宏;盧盛陽;王會斌;孟令林;王海鑫;楊俊友;王同;張武洋;蔡玉朋;于同偉;楚天豐;厙世達;盧巖;宋保泉;王英明;蔣順平;劉東奇;張蓉;張莉;王寧;王慧;王俊;趙福志;閆磊
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;沈陽工業(yè)大學(xué);大連理工大學(xué);大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司;沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/20
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 王聰耀;宋鐵軍

本發(fā)明涉及抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的VSG有功控制方法，步驟為：檢測虛擬同步發(fā)電機的輸出電角速度，得到機械功率；由機械功率得到機械轉(zhuǎn)矩，由測量得到的電磁功率得到電磁轉(zhuǎn)矩；由兩個阻尼支路構(gòu)成阻尼反饋得到阻尼轉(zhuǎn)矩；由當(dāng)前虛擬同步發(fā)電機輸出電角速度的變化量及其變化趨勢作為振蕩抑制算法的兩個輸入信號，輸出轉(zhuǎn)動慣量；機械轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量整合至虛擬同步發(fā)電機的有功控制回路中，最終得到電角度，參與虛擬同步發(fā)電機抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)VSG中固定轉(zhuǎn)動慣量無法抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的問題，通過測量變化量及變化趨勢，及時改變轉(zhuǎn)動慣量從而抑制電力系統(tǒng)有功功率低頻振蕩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源并網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的VSG有功控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，對能源的需求量不斷擴大，然而，傳統(tǒng)的不可再生的化石能源逐漸面臨枯竭，能源轉(zhuǎn)型勢在必行。新能源間歇性、波動性和不穩(wěn)定性給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)，其中，新能源并網(wǎng)并不能像傳統(tǒng)同步發(fā)電機一樣為電力系統(tǒng)提供大量的慣性和阻尼，這就導(dǎo)致了含高比例清潔能源、高比例電力電子裝置的“雙高”電網(wǎng)極易引發(fā)電力系統(tǒng)低頻振蕩，如何讓新能源并網(wǎng)具有傳統(tǒng)同步發(fā)電機并網(wǎng)的慣性特性從而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩成為約束當(dāng)前大量新能源并網(wǎng)運行的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的VSG有功控制方法，其目的在于解決如何讓新能源并網(wǎng)具有傳統(tǒng)同步發(fā)電機并網(wǎng)的慣性特性從而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩等問題。

技術(shù)方案：

一種抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的VSG有功控制方法，步驟為：

步驟1、檢測虛擬同步發(fā)電機的輸出電角速度ω_m，通過機械功率模型得到機械功率P_m；

步驟2、將各路轉(zhuǎn)矩整合，由機械功率P_m通過機械轉(zhuǎn)矩模型得到機械轉(zhuǎn)矩T_m，由測量得到的電磁功率P_e通過電磁轉(zhuǎn)矩模型得到電磁轉(zhuǎn)矩T_e；由D₁(ω_n-ω_m)和D₂(ω_n-ω_pll)兩個阻尼支路構(gòu)成阻尼反饋通過阻尼轉(zhuǎn)矩模型得到阻尼轉(zhuǎn)矩T_D；

步驟3、由當(dāng)前虛擬同步發(fā)電機輸出電角速度ω_m的變化量Δω及其變化趨勢作為振蕩抑制算法的兩個輸入信號，通過振蕩抑制算法輸出有利于抑制當(dāng)前電網(wǎng)功率、頻率低頻振蕩的轉(zhuǎn)動慣量J；

步驟4、經(jīng)步驟2、3得到了機械轉(zhuǎn)矩T_m、電磁轉(zhuǎn)矩T_e、阻尼轉(zhuǎn)矩T_D和轉(zhuǎn)動慣量J整合至虛擬同步發(fā)電機的有功控制回路中，最終得到虛擬同步發(fā)電機輸出的電角度θ，參與虛擬同步發(fā)電機抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩。

進一步的，步驟1中機械功率模型為：

P_m＝K_p(ω_n-ω_m)+P_ref

式中，P_m為機械功率，K_p為有功下垂系數(shù)，ω_n為額定角速度，ω_m為電角速度，P_ref為有功功率參考值。

進一步的，步驟2中機械轉(zhuǎn)矩模型為：

式中，T_m為機械轉(zhuǎn)矩，P_m為機械功率，ω_n為額定角速度；