一种多虚拟同步机惯量配置方法、装置和终端设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及虚拟同步机控制领域，公开了一种多虚拟同步机惯量配置方法、装置和终端设备。上述多虚拟同步机惯量配置方法包括：建立多虚拟同步机的最小成本模型；根据多虚拟同步机的最小成本模型，计算多虚拟同步机的最优输出功率；基于最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H

【技术实现步骤摘要】
一种多虚拟同步机惯量配置方法、装置和终端设备
本专利技术涉及虚拟同步机控制领域，具体涉及一种多虚拟同步机惯量配置方法、装置和终端设备。
技术介绍
为了应对日益严峻的能源危机，以可再生能源为主的分布式发电技术得到了越来越广泛的关注。分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，以满足特定用户的需要亦或用于支持现存配电网的经济运行。绝大部分的分布式电源都是通过电力电子变流器接入电网，而电力电子变流器与传统同步发电机有着本质的区别。电力电子变流器因其快速的动态响应、较小的过载能力、低转动惯量和低短路容量等特性将对电网的静动态稳定性产生难以忽视的影响。而大电网中的同步发电机具有优良的惯性和阻尼特性，并能够参与电网电压和频率的调节，具有对电网天然友好的优势。因此，如果借鉴传统电力系统的运行经验和同步发电机的特性，则可以实现分布式电源对电网的友好接入，在很大程度上可以解决分布式电源并网所面临的诸多问题和挑战。基于这一思想，就引出了模拟同步发电机惯量特性的虚拟同步发电机(VirtualSynchronousGenerator,VSG)技术，该技术作为一种能够使分布式逆变电源具有与同步发电机相似特性的控制技术,对于提高电力系统的稳定性具有重要的支持作用。传统的VSG技术可以利用锁相环或直流电容的动态实现虚拟同步发电机对同步发电机的惯量模拟，但传统技术存在响应速度和稳定性较差的问题，且多台虚拟同步机对虚拟惯量的分配不合理，无法很好地抑制频率扰动。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种多虚拟同步机惯量配置方法，以解决现有技术中虚拟同步机并网调节频率波动大，稳定性差的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种多虚拟同步机惯量配置方法，包括：建立多虚拟同步机的最小成本模型；根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率；基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率。基于第一方面，在一些实施例中，所述建立多虚拟同步机的最小成本模型，包括：确定虚拟同步机发电成本；基于所述虚拟同步机的发电成本，构建多虚拟同步机的最小运行成本函数；构建约束条件，根据所述最小运行成本函数和所述约束条件确定最小成本模型。基于第一方面，在一些实施例中，所述根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率，包括：基于所述多虚拟同步机的最小成本模型构建适应度函数，计算第i代种群中个体的适应度值，所述种群中的个体代表多虚拟同步机的输出功率；利用遗传算法GA对第i代种群中的个体进行选择、重组和变异，获得进化后的第i+1代种群；计算所述第i+1代种群中个体的适应度值，以适应度值为依据，使用模拟退火算法SA采用新个体替代旧个体，对第i+1代种群进行更新迭代，得到第i+2代种群；满足迭代结束条件后输出最优解，所述最优解为所述多虚拟同步机的最优输出功率。基于第一方面，在一些实施例中，所述基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率，包括：获取改进分段下垂控制器；将所述最优输出功率输入所述多虚拟同步机，基于所述改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率。基于第一方面，在一些实施例中，所述获取改进分段下垂控制器，包括：根据虚拟同步机工作原理确定虚拟同步机转子方程以及虚拟调速方程；根据所述虚拟同步机转子方程和所述虚拟调速方程，确定有功功率与频率变化的对应关系；根据所述虚拟同步机转子方程、所述虚拟调速方程和所述有功功率与频率变化的对应关系，确定虚拟同步机的小信号模型，并利用小信号模型分析法，得到虚拟同步机的有功功率传递函数；根据所述虚拟同步机转子方程、所述虚拟调速方程和所述有功功率与频率变化的对应关系，以有功功率参考值为基准将P-f曲线分割为三部分，结合所述虚拟同步机的有功功率传递函数，得到分段下垂曲线；根据所述分段下垂曲线，确定频率调节系数和下垂曲线斜率的调节关系，得到改进分段下垂控制器。基于第一方面，在一些实施例中，所述分段下垂曲线的表达式为：其中a＝c＝2×10-4，b＝4×10-4，fref＝50Hz，f1＝fref+0.05，f2＝fref-0.05，Pref为有功功率参考值，Pmax为有功功率最大值，将有功功率[0，Pmax]分为三部分，即[0,P1]，[P1,P2]，[P2,Pmax]三部分，取P1＝0.3Pref，P2＝1.3Pref。基于第一方面，在一些实施例中，所述将所述最优输出功率输入所述多虚拟同步机，基于所述改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率，包括：根据所述最优输出功率确定所述改进分段下垂控制器的初始有功功率值；以H2与H∞范数为参数，调控频率调节系数Kp；所述频率调节系数Kp反映多虚拟同步机的虚拟惯量特性；根据所述调控后的频率调节系数，得到所述改进分段下垂控制器的分段下垂曲线；根据所述分段下垂曲线调整多虚拟同步机的输出功率，调整后的输出功率值为所述最优输出功率值。第二方面，本专利技术实施例提供了一种多虚拟同步机惯量配置装置，包括：模型建立模块，用于建立多虚拟同步机的最小成本模型；功率计算模块，用于根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率；惯量配置模块，用于基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率。第三方面，本专利技术实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面中任一项所述多虚拟同步机惯量配置方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述多虚拟同步机惯量配置方法的步骤。本专利技术实施例中，建立优化模型输出最优功率，利用改进下垂控制解决当电力波动时频率振荡，功率分配精确度低和系统环流较大问题，提高了系统的响应速度和稳定性，然后采用系统相位扰动到频率输出的闭环传递函数H2和H∞范数确定多台虚拟同步机对虚拟惯量的合理分配，抑制频率扰动，从而使虚拟同步机群能够高效运行。达到提高多虚拟同步机一次调频能力，以及实现虚拟同步机群惯量合理配置的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，包括：/n建立多虚拟同步机的最小成本模型；/n根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率；/n基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H

【技术特征摘要】
1.一种多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，包括：
建立多虚拟同步机的最小成本模型；
根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率；
基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率。


2.如权利要求1所述的多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，所述建立多虚拟同步机的最小成本模型，包括：
确定虚拟同步机发电成本；
基于所述虚拟同步机的发电成本，构建多虚拟同步机的最小运行成本函数；
构建约束条件，根据所述最小运行成本函数和所述约束条件确定最小成本模型。


3.如权利要求1所述的多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，所述根据所述多虚拟同步机的最小成本模型，计算所述多虚拟同步机的最优输出功率，包括：
基于所述多虚拟同步机的最小成本模型构建适应度函数，计算第i代种群中个体的适应度值，所述种群中的个体代表多虚拟同步机的输出功率；
利用遗传算法GA对第i代种群中的个体进行选择、重组和变异，获得进化后的第i+1代种群；
计算所述第i+1代种群中个体的适应度值，以适应度值为依据，使用模拟退火算法SA采用新个体替代旧个体，对第i+1代种群进行更新迭代，得到第i+2代种群；
满足迭代结束条件后输出最优解，所述最优解为所述多虚拟同步机的最优输出功率。


4.如权利要求1所述的多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，所述基于所述最优输出功率和改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率，包括：
获取改进分段下垂控制器；
将所述最优输出功率输入所述多虚拟同步机，基于所述改进分段下垂控制器，以H2与H∞范数为参数，配置所述多虚拟同步机的虚拟惯量，使得所述多虚拟同步机基于所述虚拟惯量调整输出功率。


5.如权利要求4所述的多虚拟同步机惯量配置方法，其特征在于，所述获取改进分段下垂控制器，包括：
根据虚拟同步机工作原理确定虚拟同步机转子方程以及虚拟调速方程；
根据所述虚拟同步机转子方程和所述虚拟调速方程，确定有功功率与频率变化的对应关系；
根据所述虚拟同步机转子方程、所述虚拟调速方程和所述有功功率与频率变化的对应关系，确定虚拟同步机的小信号模型，并利用小信号模型分析法，得到虚拟同步机的有功功率传递函数；

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，李铁成，曾四鸣，程子玮，赵宇皓，李晓军，闫鹏，康伟伟，苏灿，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13