考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法和装置方法包括：建立虚拟同步发电机系统的动态模型以表征所述虚拟同步发电机系统的稳定平衡点；构造系统的能量函数，并结合李雅普诺夫理论导出稳定域；生成所述虚拟同步发电机系统的全局稳定条件和基于任意系统轨迹的能量关系；根据能量关系和全局稳定条件，确定所述虚拟同步发电机系统的阻尼系数的取值，以实现对所述虚拟同步发电机系统的控制。本发明专利技术实施例通过建立虚拟同步发电机系统的动态模型，生成能量关系和全局稳定条件，进而确定阻尼系数取值，提高了VSG系统运行过程的全局暂态稳定性，可以有效避免VSG系统在电网出现严重故障时失去同步，进一步优化了VSG的同步稳定机制。的同步稳定机制。的同步稳定机制。

【技术实现步骤摘要】
考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及构网型换流器
，尤其涉及一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]电压源换流器(VSC)由于具有灵活的控制以及较高的电能质量，已被广泛用作可再生发电单元和电网之间的接口。传统的并网VSC会配备锁相环(PLL)与电网进行同步。这种方法称为跟网型控制，其对电网的强度有一定的要求，以使PLL能够可靠地跟踪电网的相位。而相对于跟网型控制，构网型控制不依赖于交流系统的强度，可以适用于孤岛送电、无源网络供电等多种场景。
[0003]其中，虚拟同步发电机(VSG)引起突出的惯性支撑能力获得了国内外的关注，被认为是未来可再生能源并网的重要突破方向之一。目前，关于VSG的稳定性分析方法，忽略了虚拟阻尼对VSG动态性能的影响，进而会影响到VSG的暂态稳定性，从而导致VSG可能会在严重的电网故障中失去同步。因此，亟需一种考虑虚拟阻尼对VSG暂态稳定性影响的控制方法，以确保VSG运作的稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，以解决如何提高VSG在电网中的暂态稳定性的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法，包括：
[0006]建立虚拟同步发电机系统的动态模型；所述动态模型用于表征所述虚拟同步发电机系统的稳定平衡点；/>[0007]通过所述动态模型构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数，并结合李雅普诺夫理论导出所述虚拟同步发电机系统的稳定域；
[0008]通过所述动态模型、能量函数和所述稳定域，生成所述虚拟同步发电机系统的全局稳定条件和基于任意系统轨迹的能量关系；
[0009]根据所述能量关系和全局稳定条件，确定所述虚拟同步发电机系统的阻尼系数的取值，以实现对所述虚拟同步发电机系统的控制。
[0010]作为优选方案，所述虚拟同步发电机系统的动态模型，具体为：
[0011][0012]其中，θ
(0)，k
为所述虚拟同步发电机系统在第k周期的稳定平衡点相位，为周期的集合，P0为有功功率设定值，ω
s
为无限大母线频率，ω
c(0)
为所述虚拟同步发电机系统在第0周期的稳定平衡点处的角频率，U
P
为公共耦合点的点电压，U
s
为无穷大母线电压，L
l
为传输线的电感，θ
s
为无限大母线的相位。
[0013]作为优选方案，所述通过所述动态模型构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数，具体为：
[0014]对所述动态模型进行坐标变换，获得所述虚拟同步发电机系统的第一动态方程，根据所述第一动态方程，构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数；其中，所述第一动态方程为：
[0015]x＝θ
‑
θ
(0)，k
，y＝ω
c
‑
ω
s
；
[0016][0017][0018]其中，x、y和g(x)为中间变量，D为阻尼，k
d
为虚拟阻尼系数，T
J
为虚拟同步控制惯性时间常数，θ为d轴和x轴之间的夹角，ω
c
为换流器频率；
[0019]所述能量函数E(x，y)为：
[0020][0021]其中，G(x，y)为中间变量。
[0022]作为优选方案，所述结合李雅普诺夫理论导出所述虚拟同步发电机系统的稳定域，具体为：
[0023]通过李雅普诺夫理论，基于所述能量函数确定中间变量x的范围：
[0024][0025]其中，x
a
和x
b
为所述虚拟同步发电机系统的两个稳定平衡点；
[0026]将所述中间变量x的范围扩展至任意周期，获得所述虚拟同步发电机系统的稳定域：
[0027][0028]其中，θ
uep，k
为第k个周期的不平衡稳定点。
[0029]作为优选方案，所述能量关系具体为：
[0030][0031]其中，E
p
和E
q
分别为点P(x
p
，y
p
)和点Q(x
q
，y
q
)的能量，所述点P和点Q构成所述虚拟同步发电机系统的轨迹
[0032]作为优选方案，所述全局稳定条件具体为：一个周期内阻尼耗散能量大于临界值；所述临界值为相邻两个不平衡稳定点的势能变化值。
[0033]相应的，本专利技术实施例还提供了一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制装置，包括模型构建模块、导出模块、生成模块和控制模块；其中，
[0034]所述模型构建模块，用于建立虚拟同步发电机系统的动态模型；所述动态模型用于表征所述虚拟同步发电机系统的稳定平衡点；
[0035]所述导出模块，用于通过所述动态模型构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数，并结合李雅普诺夫理论导出所述虚拟同步发电机系统的稳定域；
[0036]所述生成模块，用于通过所述动态模型、能量函数和所述稳定域，生成所述虚拟同步发电机系统的全局稳定条件和基于任意系统轨迹的能量关系；
[0037]所述控制模块，用于根据所述能量关系和全局稳定条件，确定所述虚拟同步发电机系统的阻尼系数的取值，以实现对所述虚拟同步发电机系统的控制。
[0038]作为优选方案，所述虚拟同步发电机系统的动态模型，具体为：
[0039][0040]其中，θ
(0)，k
为所述虚拟同步发电机系统在第k周期的稳定平衡点相位，为周期的集合，P0为有功功率设定值，ω
s
为无限大母线频率，ω
c(0)
为所述虚拟同步发电机系统在第0周期的稳定平衡点处的角频率，U
P
为公共耦合点的点电压，U
s
为无穷大母线电压，L
l
为传输线的电感，θ
s
为无限大母线的相位。
[0041]相应的，本专利技术实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法。
[0042]相应的，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法。
[0043]相比于现有技术，本专利技术实施例具有如下有益效果：
[0044]本专利技术实施例提供了一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，所述控制方法包括：建立虚拟同步发电机系统的动态模型；所述动态模型用于表征所述虚拟同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法，其特征在于，包括：建立虚拟同步发电机系统的动态模型；所述动态模型用于表征所述虚拟同步发电机系统的稳定平衡点；通过所述动态模型构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数，并结合李雅普诺夫理论导出所述虚拟同步发电机系统的稳定域；通过所述动态模型、能量函数和所述稳定域，生成所述虚拟同步发电机系统的全局稳定条件和基于任意系统轨迹的能量关系；根据所述能量关系和全局稳定条件，确定所述虚拟同步发电机系统的阻尼系数的取值，以实现对所述虚拟同步发电机系统的控制。2.如权利要求1所述的一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机系统的动态模型，具体为：其中，θ
(0),k
为所述虚拟同步发电机系统在第k周期的稳定平衡点相位，为周期的集合，P0为有功功率设定值，ω
s
为无限大母线频率，ω
c(0)
为所述虚拟同步发电机系统在第0周期的稳定平衡点处的角频率，U
P
为公共耦合点的点电压，U
s
为无穷大母线电压，L
l
为传输线的电感，θ
s
为无限大母线的相位。3.如权利要求2所述的一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法，其特征在于，所述通过所述动态模型构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数，具体为：对所述动态模型进行坐标变换，获得所述虚拟同步发电机系统的第一动态方程，根据所述第一动态方程，构造所述虚拟同步发电机系统的能量函数；其中，所述第一动态方程为：x＝θ
‑
θ
(0),k
,y＝ω
c
‑
ω
s
；；其中，x、y和g(x)为中间变量，D为阻尼，k
d
为虚拟阻尼系数，T
J
为虚拟同步控制惯性时间常数，θ为d轴和x轴之间的夹角，ω
c
为换流器频率；所述能量函数E(x,y)为：其中，G(x,y)为中间变量。4.如权利要求3所述的一种考虑阻尼的虚拟同步机系统的控制方法，其特征在于，所述结合李雅普诺夫理论导出所述虚拟同步发电机系统的稳定域，具体为：通过李雅普诺夫理论，基于所述能量函数确定中间变量x的范围：
其中，x
a
和x
b
为所述虚拟同步发电机系统的两个稳定平衡点；将所述中间变量x的范围扩展至任意周期，获得所述虚拟同步发电机系统的稳定域：其中，θ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨银国，陆秋瑜，谢平平，李力，刘洋，陈玥，闫斌杰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：