本发明专利技术涉及电力电子变流器技术领域，尤其涉及解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，所述方法包括：获取虚拟同步机的逆变器输出的有功和无功潮流功率；对所述有功和无功潮流功率进行小信号线性化处理，得到所述虚拟同步机的精确小信号关系式；利用所述精确小信号关系式建立所述虚拟同步机的小信号模型；根据所述小信号模型，采用微分功率反馈和低通惯性策略对所述虚拟同步机的暂态振荡进行抑制。本发明专利技术能提前感知虚拟同步机输出有功功率的波动和变化，降低功率指令和反馈功率之间的功率误差对逆变器输出频率的不良影响，抑制频率波动，改善虚拟同步机的暂态特性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法
[0001]本专利技术涉及电力电子变流器
，尤其是涉及解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法。
技术介绍
[0002]随着分布式电源的迅速发展，其在电网中的占比也迅速提高。但这也带来许多挑战，尤其是其带来的电力系统的惯量的减少，导致电力系统暂态过程中的频率最大偏移超标，破坏电网频率稳定性，为了让分布式能源系统具有传统发电机一样的惯性，虚拟同步机技术应运而生。
[0003]虚拟同步机技术能为电网或孤岛微网提供惯性支撑的电压源型逆变器控制方案。然而，虚拟同步机技术复杂的电磁特性使得在功率指令阶跃或外部出现扰动时，会出现较大的输出有功功率振荡和输出频率振荡。
[0004]当前抑制虚拟同步机并网模式功率响应暂态振荡的方案主要分为四种，即参数配置、采用变化的转动惯量、增加虚拟阻抗和改变虚拟同步机的控制结构。专利文献CN114552675A提供了一种基于虚拟同步机的并网逆变器暂态稳定性控制方法及装置，利用无功反馈来实现有功功率的振荡抑制，但容易出现有功与无功功率的耦合，而且所提出的暂态补偿功率支路中的比例系数难以确定；专利文献CN108418256B提供了一种基于输出微分反馈的虚拟同步机自适应控制方法，但该方法使用动态虚拟惯量削弱了虚拟同步机本身的惯量支撑特性，带来了更高的非线性因素，而其中的微分反馈环节又放大了采样过程中的噪声，降低了系统稳定性；专利文献CN104734598B提供了一种基于带通阻尼电压型变流器虚拟同步电机控制方法，该方引入的带通滤波器会使虚拟同步机的阻尼特性发生改变，增加系统的阶数，容易带来稳定性问题，且参数难以设计；专利文献CN111478365B提供了一种直驱风电机组虚拟同步机控制参数的优化方法及系统，增加阻尼系数会降低系统动态特性。在电网中或孤岛微电网的各种限制下，难以通过核心参数配置的方式来降低传统虚拟同步机在功率指令阶跃或外部出现扰动时所出现的功率和频率振荡；专利文献CN111917133B提供了一种基于动态虚拟阻抗的虚拟同步机阻尼效应的控制方法，该方法设计过程复杂，而且变化的虚拟惯量会改变系统的频率支撑特性；专利文献CN111917133B提供了一种基于动态虚拟阻抗的虚拟同步机阻尼效应的控制方法，但需要明确系统具体参数，动态调节虚拟阻抗的非线性环节过于复杂，难以实用。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的，本专利技术提供解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，所述方法包括：获取虚拟同步机的逆变器输出的有功和无功潮流功率；对所述有功和无功潮流功率进行小信号线性化处理，得到所述虚拟同步机的精确小信
号关系式；利用所述精确小信号关系式建立所述虚拟同步机的小信号模型；根据所述小信号模型，采用微分功率反馈和低通惯性策略对所述虚拟同步机的暂态振荡进行抑制。本专利技术能提前感知虚拟同步机输出有功功率的波动和变化，降低功率指令和反馈功率之间的功率误差对逆变器输出频率的不良影响，抑制频率波动，改善虚拟同步机的暂态特性。
[0007]可选地，所述有功和无功潮流功率包括有功功率和无功功率，所述有功功率和所述无功功率分别满足如下关系：，，其中，P为所述有功功率，Q为所述无功功率，为有功电流，为无功电流，为并网点输出电压d轴分量的小信号变化量，为并网点输出电压q轴分量的小信号变化量。
[0008]可选地，还包括如下步骤：依据所述无功功率对所述虚拟同步机进行下垂积分控制。
[0009]可选地，所述依据输出无功功率对所述虚拟同步机进行下垂积分控制的控制方程满足如下关系：
[0010]其中，为输出端电压指令，为无功功率下垂控制系数，K为积分控制器的增益，s为拉氏变换算子，为输出端电压额定值，为输出电压采样值，为无功功率指令值，为实际输出无功功率。
[0011]可选地，所述精确小信号关系式满足如下关系：，，，，，，，，，
其中，为有功功率小信号变化量，为无功功率小信号变化量，s为拉氏变换算子，δ为所述虚拟同步机与电网之间的功角差，为线性化功角差，E为所述虚拟同步机的输出端电压，为输出电压小信号变化量，为电网电压，为电网电压小信号变化量，为电网基波阻抗，为并网点与所述电网之间的线路阻抗，为所述虚拟同步机到电网的线路电感，为从所述虚拟同步机与所述电网之间的功角差到输出有功功率的传递函数，为所述输出端电压到输出有功功率的传递函数，为所述电网电压到输出有功功率的传递函数，为从所述虚拟同步机与所述电网之间的功角差到输出无功功率的传递函数，为所述输出端电压到输出无功功率的传递函数，为所述电网电压到输出无功功率的传递函数。
[0012]可选地，所述精确小信号关系式包括所述有功功率与所述无功功率之间的耦合项。
[0013]可选地，所述小信号模型包括有功功率控制环节、无功功率控制环节、电压电流双环和逆变器物理模型。
[0014]进一步的，所述小信号模型考虑了虚拟同步机功率控制环节有功功率与无功功率之间的耦合，因此准确性极高。
[0015]可选地，所述根据所述小信号模型，采用微分功率反馈和低通惯性策略对所述虚拟同步机的暂态振荡进行抑制包括如下步骤：根据所述小信号模型，在所述小信号模型的功率指令信号和功率输出信号之间添加加速度反馈路径；根据所述小信号模型，在所述小信号模型的惯性控制部分中增加了低通滤波环节；利用所述加速度反馈路径和所述低通滤波环节对所述虚拟同步机的暂态振荡进行抑制。
[0016]进一步的，所述加速度反馈路径能实现提前感知输出有功功率的波动和变化，所述低通滤波环节能降低所述加速度反馈路径带来的高频噪声，等效增加虚拟同步机系统的输出阻尼，保证系统整体的稳定和无稳态误差特性，有利于改善所述虚拟同步机的暂态性能。
[0017]可选地，所述加速度反馈路径和所述低通滤波环节的传递函数分别满足如下关系：，，其中，为所述加速度反馈路径的传递函数，s为拉氏变换算子，为所述加速度反馈路径的比例系数；为所述低通滤波环节的传递函数，为所述低通滤波环节的带宽调整系数。
[0018]进一步的，在所述加速度反馈路径和所述低通滤波环节的传递函数中，可调节的
参数设置简单，便于调节，不会带来不确定性和非线性因素，有利于提高虚拟同步机的稳定性。
[0019]可选地，采用所述微分功率反馈和低通惯性策略之后，所述虚拟同步机的环路增益满足如下关系：
[0020]其中，为所述环路增益，为所述比例系数，为所述带宽调整系数，s为拉氏变换算子，J为虚拟转动惯量，为额定角频率，D为下垂系数，为从虚拟同步机与电网之间的功角差到输出有功功率的传递函数，为虚拟同步机输出端电压到输出有功功率的传递函数，为从虚拟同步机与电网之间的功角差到输出无功功率的传递函数，为虚拟同步机输出端电压到输出无功功率的传递函数，为无功功率控制器的等效传递函数。
[0021]为使本专利技术的上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，其特征在于，包括如下步骤：获取虚拟同步机的逆变器输出的有功和无功潮流功率；对所述有功和无功潮流功率进行小信号线性化处理，得到所述虚拟同步机的精确小信号关系式；利用所述精确小信号关系式建立所述虚拟同步机的小信号模型；根据所述小信号模型，采用微分功率反馈和低通惯性策略对所述虚拟同步机的暂态振荡进行抑制。2.根据权利要求1所述的解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，其特征在于，所述有功和无功潮流功率包括有功功率和无功功率，所述有功功率和所述无功功率分别满足如下关系：，，其中，P为所述有功功率，Q为所述无功功率，为有功电流，为无功电流，为并网点输出电压d轴分量的小信号变化量，为并网点输出电压q轴分量的小信号变化量。3.根据权利要求2所述的解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，其特征在于，还包括如下步骤：依据所述无功功率对所述虚拟同步机进行下垂积分控制。4.根据权利要求3所述的解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，其特征在于，所述依据所述无功功率对所述虚拟同步机进行下垂积分控制的控制方程满足如下关系：，其中，为输出端电压指令，为无功功率下垂控制系数，K为积分控制器的增益，s为拉氏变换算子，为输出端电压额定值，为输出电压采样值，为无功功率指令值，为实际输出无功功率。5.根据权利要求1所述的解决虚拟同步机暂态问题的微分功率反馈和低通惯性方法，其特征在于，所述精确小信号关系式满足如下关系：，，，，，
，，，，其中，为有功功率小信号变化量，为无功功率小信号变化量，s为拉氏变换算子，δ为所述虚拟同步机与电网之间的功角差，为线性化功角差，E为所述虚拟同步机的输出端电压，为输出电压小信号变化量，为电网电压，为电网电压小信号变化量，为电网基波阻抗，为并网点与所述电网之间的线路阻抗，为所述虚拟同步机到电网的线路电感，为从所述虚拟同步机与所述电网之间的功角差到输出有功功率的传递函数，为所述输出端电压到输出有功功率的传递函数，为所述电网电压到输出有功功率的传递函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：方健，田妍，尹旷，覃煜，林翔，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。