一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，包括如下步骤：采集虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数；采集虚拟同步发电机的实际频率；根据相关参数和实际频率得到频率控制器的控制参数；根据相关参数和频率控制器的控制参数控制虚拟同步发电机的运行，生成虚拟同步发电机的虚拟惯量。根据频率控制器的控制参数以及虚拟同步发电机的相关参数控制虚拟同步发电机的运行，能够全面模拟传统电力发电机，使虚拟同步发电机具有虚拟惯量，即能够在未增加额外的储能单元的情形下，防止使用虚拟同步发电机的电网的频率事件的发生，提高电网频率稳定性，从而降低了电力系统的硬件成本，同时还能够降低电力系统的结构复杂性。

A Virtual Inertia Generation Method for Virtual Synchronous Generator

The invention discloses a virtual inertia generation method of virtual synchronous generator, which includes the following steps: collecting the relevant parameters of the DC side and AC side of virtual synchronous generator; collecting the actual frequency of virtual synchronous generator; obtaining the control parameters of frequency controller according to the relevant parameters and actual frequency; and according to the relevant parameters. The control parameters of the number and frequency controller control the operation of the virtual synchronous generator and generate the virtual inertia of the virtual synchronous generator. Controlling the operation of virtual synchronous generator according to the control parameters of frequency controller and the related parameters of virtual synchronous generator can simulate the traditional electric generator in an all-round way and make virtual synchronous generator have virtual inertia, that is, it can prevent the use of virtual synchronous generator without adding additional energy storage units. The occurrence of frequency events in power grids improves the frequency stability of power grids, which reduces the hardware cost of power systems, and also reduces the structural complexity of power systems.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及到一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法。
技术介绍
在分布式电源接入电网或微电网的过程中，并网逆变器作为接口是必不可少的部分，因此其在电网安全稳定性方面的地位和作用就非常重要。相对于传统的同步发电机，基于电力电子逆变器接口的分布式电源的响应速度非常的快，且自身没有同步发电机所固有的旋转惯性，当电力系统中接入这样的分布式电源过多时，必定会威胁到电力系统的安全稳定运行。虚拟同步发电机是基于电力电子逆变器接口的分布式电源中的一种常见装置，是大规模清洁能源的接入过程中必不可少的部分，因而，如何生成虚拟同步发电机的虚拟惯量，支持系统稳定，引起了国内外学者的广泛关注。现有技术中，公开号为CN107394814A的中国专利文献公开了一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法，包括以下步骤：确定储能装置最大功率工作点的限制规则；根据临界阻尼模型得到储能容量及其最大功率工作点；计算最优储能容量及最优储能配置下的转动惯量和阻尼系数。上述专利文献中的技术方案虽然配置了虚拟同步发电机的虚拟惯量，但是设置了额外的增加储能单元，该储能单元的设置不仅增加了电力系统的硬件成本，还增加了电力系统的结构复杂性。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于解决现有技术中的通过增加额外的储能单元配置虚拟同步发电机的虚拟惯量的方法，配置成本较高，配置后的电力系统的结构较复杂的问题。为此，本专利技术提供了一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，包括如下步骤：采集虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数；采集虚拟同步发电机的实际频率；根据相关参数和实际频率得到频率控制器的控制参数；根据相关参数和频率控制器的控制参数控制虚拟同步发电机的运行，生成虚拟同步发电机的虚拟惯量。可选地，相关参数包括虚拟同步发电机的直流侧电容电压Vdc、交流侧输出电压Vga，Vgb，Vgc和交流侧电感电流I1a，I1b，I1c。可选地，频率控制器的控制参数为：Kf,pu(s)＝(ΔVdc,max/Vdc)/(Δfmax/f*)其中，Vdc是指直流侧电容电压，ΔVdc,max是指直流侧电容电压的最大允许偏差，f*是指虚拟同步发电机的给定频率，Δfmax是指实际频率的最大允许偏差。可选地，虚拟同步发电机的虚拟惯量为：Hvirtual＝HcapGcl,v(s)Kf,pu(s)，其中，Hcap为直流侧电容的等效转动惯量，Gcl,v(s)为电压闭环传递函数，其中，Cdc为直流侧电容的电容量，Vdc为直流侧电容电压，S为视在功率。可选地，虚拟同步发电机的逆变器为两电平逆变器，根据相关参数和频率控制器的控制参数控制虚拟同步发电机的运行，生成虚拟同步发电机的虚拟惯量，包括如下步骤：通过同步旋转坐标变换得到交流侧输出电压Vga，Vgb，Vgcdq的分量Vgd，Vgq，交流侧电感电流I1a，I1b，I1cdq的分量I1d，I1q；根据实际频率f、给定频率f*和频率控制器的控制参数Kf,pu(s)得到直流侧电压给定值将与Vdc相减，并经过电压环PI控制器后，得到交流侧电感电流的d轴电流分量I1d的给定值将I1d相减，并经过I1d电流环PI控制器后，与交流侧输出电压的q轴分量Vgq相加，与耦合项ωLI1q相减，得到控制电压矢量的d轴分量将I1q相减，并经过I1q电流环PI控制器后，与交流侧输出电压的d轴分量Vgd相加，与耦合项ωLI1d相减，得到控制电压矢量的q轴分量根据控制电压矢量的dq分量生成虚拟同步发电机中逆变器逆变桥开关管的PWM控制信号。可选地，虚拟同步发电机的逆变器为三电平逆变器，根据相关参数和频率控制器的控制参数控制虚拟同步发电机的运行，生成虚拟同步发电机的虚拟惯量，包括如下步骤：通过同步旋转坐标变换得到交流侧输出电压Vga，Vgb，Vgcdq的分量Vgd，Vgq，以及交流侧电感电流I1a，I1b，I1cdq的分量I1d，I1q；根据实际频率f、给定频率f*和频率控制器的控制参数Kf,pu(s)得到直流侧电压给定值将与Vdc相减，并经过电压环PI控制器后，得到交流侧电感电流的d轴电流分量I1d的给定值Vdc为第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2之和；将I1d相减，并经过I1d电流环PI控制器后，与交流侧输出电压的q轴分量Vgq相加，与耦合项ωLI1q相减，得到控制电压矢量的d轴分量将I1q相减，并经过I1q电流环PI控制器后，与交流侧输出电压的d轴分量Vgd相加，与耦合项ωLI1d相减，得到控制电压矢量的q轴分量根据控制电压矢量的dq分量交流侧电感电流I1a，I1b，I1c以及直流侧电容电压差ΔVdc，生成虚拟同步发电机中逆变器逆变桥开关管的PWM控制信号；ΔVdc为第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2之差。可选地，可选地，同步旋转坐标变换的旋转角度为虚拟同步发电机的矢量角θ。本专利技术实施例提供的技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，包括如下步骤：采集虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数；采集虚拟同步发电机的实际频率；根据相关参数和实际频率得到频率控制器的控制参数；根据相关参数和频率控制器的控制参数控制虚拟同步发电机的运行，生成虚拟同步发电机的虚拟惯量。通过采集虚拟同步发电机的频率，并根据虚拟同步发电机的频率以及其他相关参数生成频率控制器的控制参数，再根据频率控制器的控制参数以及虚拟同步发电机的相关参数控制虚拟同步发电机的运行，能够全面模拟传统电力发电机，使虚拟同步发电机具有虚拟惯量，即能够在未增加额外的储能单元的情形下，防止使用虚拟同步发电机的电网的频率事件的发生，提高电网频率稳定性，从而，降低了电力系统的硬件成本，同时还能够降低电力系统的结构复杂性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1提供的一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法的方法流程图；图2为虚拟同步发电机的逆变器为两电平逆变器的电路拓扑图；图3为虚拟同步发电机的逆变器为三电平逆变器的电路拓扑图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本实施例提供了一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，如图1所示。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。该流程包括如下步骤：步骤S100，采集虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数。在具体实施例中，如图2和图3所示，同步发电机的直流侧的相关参数为直流侧电容电压Vdc，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，包括如下步骤：采集所述虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数；采集所述虚拟同步发电机的实际频率；根据所述相关参数和所述实际频率得到频率控制器的控制参数；根据所述相关参数和所述频率控制器的控制参数控制所述虚拟同步发电机的运行，生成所述虚拟同步发电机的虚拟惯量。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，包括如下步骤：采集所述虚拟同步发电机的直流侧和交流侧的相关参数；采集所述虚拟同步发电机的实际频率；根据所述相关参数和所述实际频率得到频率控制器的控制参数；根据所述相关参数和所述频率控制器的控制参数控制所述虚拟同步发电机的运行，生成所述虚拟同步发电机的虚拟惯量。2.根据权利要求1所述的虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，所述相关参数包括所述虚拟同步发电机的直流侧电容电压Vdc、交流侧输出电压Vga，Vgb，Vgc和交流侧电感电流I1a，I1b，I1c。3.根据权利要求2所述的虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，所述频率控制器的控制参数为：Kf,pu(s)＝(ΔVdc,max/Vdc)/(Δfmax/f*)其中，Vdc是指直流侧电容电压，ΔVdc,max是指直流侧电容电压的最大允许偏差，f*是指虚拟同步发电机的给定频率，Δfmax是指实际频率相对给定频率的最大允许偏差。4.根据权利要求3所述的虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的虚拟惯量为：Hvirtual＝HcapGcl,v(s)Kf,pu(s)，其中，Hcap为直流侧电容的等效转动惯量，Gcl,v(s)为电压闭环传递函数，其中，Cdc为直流侧电容的电容量，Vdc为直流侧电容电压，S为视在功率。5.根据权利要求4所述的虚拟同步发电机的虚拟惯量生成方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的逆变器为两电平逆变器，所述根据所述相关参数和所述频率控制器的控制参数控制所述虚拟同步发电机的运行，生成所述虚拟同步发电机的虚拟惯量，包括如下步骤：通过同步旋转坐标变换得到交流侧输出电压Vga，Vgb，Vgcdq的分量Vgd，Vgq，交流侧电感电流I1a，I1b，I1cdq的分量I1d，I1q；根据所述实际频率f、所述给定频率f*和所述频率控制器的控制参数Kf,pu(s)得到直流侧电压给定值将与Vdc相减，并经过电压环PI控制器后，得到交流侧电感电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹航，周育桢，雷宪章，
申请(专利权)人：全球能源互联网欧洲研究院，全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE