【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及虚拟同步发电机控制，特别涉及一种改进的频率变化率rocof-频率偏移量fo框架和虚拟电网刚度控制策略以及并联vsg并网系统频率稳定性分析方法。
技术介绍
1、与同步发电机sg主导的电力系统相似，在虚拟同步机vsg主导的电力系统中同样存在发生振荡的风险。早前有关vsg主导的电力系统的研究主要集中在以下几个方面：小信号建模和稳定性分析，惯量惯量支撑服务，改进vsg控制策略，宽频振荡的机制分析，vsg的频率和同步稳定性，并联vsg的动态交互分析，以及并网vsg系统的抑制方法等。
2、实际上，基于状态空间模型、阻抗的建模、幅相运动方程mpme模型是vsg主导系统的频率和同步稳定性分析的三种主流方法。例如，弱交流电网连接的vsg系统频率稳定性分析方法早已存在；同样的，弱电网的电压源转换器的同步稳定性也早被讨论；一种非线性功率阻尼控制器也被提出用以抑制阻尼振荡。
3、在控制上，vsg控制、下垂控制、虚拟惯量控制和协同控制均为主流控制方式，均已被广泛讨论。例如：虽然协同控制策略可以改善多个vsg的动态响应，但如果通信网络出错，相邻的信息就会丢失。而且，非周期同步失稳和振荡的物理意义尚未阐明。
4、其中下垂控制是vsg控制的一种特殊情况，即虚拟惯量常数被设置为零，但其缺乏对vsg的振荡原理的分析过程。为了填补这一空白，专利技术人经多年研究后，为一个具有多控制内环的并网vsg系统建立了一个幅相运动方程(mpme)模型框架，利用阻尼分量和同步分量进行了频率稳定性分析，并从阻抗模型的角度，建立了构网型
技术实现思路
1、本申请的一些实施方式提供了一种改进的rocof-fo框架和虚拟电网刚度控制策略以及并联vsg并网系统频率稳定性分析方法，以下从多个方面介绍本申请，以下多个方面的实施方式和有益效果可互相参考。
2、为了填补现有研究对于并联vsg接入电网的稳定原理和动态分析的空缺，本专利技术提出了一种基于小信号框架的新的反馈分析方法，将rocof和fo联系起来。值得注意的是，该框架源自mpme模型，但本申请模型中包含了虚拟惯量部分，这补足了mpme模型的不足。此外，本申请还提出了一种虚拟-阻尼-刚度控制策略，以提高同步能力、抑制振荡并提升并联vsg并网系统的同步稳定性。
3、为解决上述技术问题，第一方面，本申请提供了一种改进的rocof-fo框架，包括：
4、前向通道，所述前向通道包含一个单积分环节，频率变化率rocof经过单积分环节后得到频率偏移量fo；
5、反馈通道，所述反馈通道包括rocof-fo分量，所述rocof-fo分量为频率偏移量fo到δaout1的传递函数，其中δaout1是通过对并联vsg并网系统的摇摆方程求小信号模型得到，该rocof-fo框架通过所述反馈回路连接频率变化率rocof和频率偏移量fo，通过观察频率变化率rocof和频率偏移量fo的运动，可以判断并联gfvsg系统输出频率的稳定状态。
6、在一些实施方式中，对上述rocof-fo框架进行重构，重构后的rocof-fo框架包括：
7、前向通道，前向通道包括两个单积分环节；
8、反馈通道，反馈通道为两条，反馈通道包括振荡相关的稳定性ors分量和非周期同步失稳alos分量，所述振荡相关的稳定性ors分量和非周期同步失稳alos分量均由rocof-fo分量分解而来，并通过振荡相关的稳定性ors分量和非周期同步失稳alos分量的幅值相位关系来判断并联vsg并网系统输出频率的稳定状态。
9、在一些实施方式中，频率变化率rocof经过第一个单积分环节得到频率偏移量fo，频率偏移量fo经过第二个单积分环节得到输出相角δδξ1；
10、通过对并联vsg并网系统的摇摆方程求小信号模型后得到δain1，δain1与频率偏移量fo经过ors分量后得到反馈加速度δaors1以及输出相角δδξ1，δain1与输出相角δδξ1经过alos分量得到反馈加速度δaalos1，反馈加速度δaors1与δaalos1叠加后得到频率变化率rocof。
11、在一些实施方式中，频率变化率rocof与频率偏移量fo之间的反馈关系式如下：
12、
13、其中δδα1的分布情况通过δδω1和frocof_fo的幅值相位信息来确定。
14、在一些实施方式中，
15、frocof_fo在垂直方向和水平方向上的分解分量分别为fors和falos；
16、若分解后的向量fors与δδω1的方向相反，则会产生负反馈效应，阻碍频率偏移在下一周期内进一步增加，反之亦然；
17、若分解后的向量falos与输出相角δδξ1的方向相反，则会产生负反馈效应以阻碍相位差进一步增加，从而使系统保持同步运行，反之亦然。
18、第二方面，本申请提供了一种虚拟电网阻尼-刚度的控制策略，能够通过切换两种控制模式来缓解振荡相关的失稳ori和非周期性同步失稳alos。所提出的vdscs是面向反馈框架的设计方法，其物理意义很直观，且该控制算法易于实现。
19、在上述rocof-fo框架中引入两个控制项，虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1来缓解控制反馈的ori和alos，用以提高系统的稳定裕度。
20、在一些实施方式中，在重构后的rocof-fo框架的两条反馈通路中加入加速度部分，并引入虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1；
21、通过虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1影响虚拟电网阻尼-刚度的控制反馈的频率偏移、相位差以及频率变化率rocof。
22、在一些实施方式中，正的kdamp1和kstiff1等效增加系统的阻尼和刚度，抑制了系统的振荡相关的失稳ori，且避免非周期性同步失稳alos。
23、第三方面，本申请提供了一种并联vsg并网系统频率稳定性分析方法，基于低惯量交流微电网，其建立在上述rocof-fo框架以及虚拟电网阻尼-刚度的控制策略基础上，包括以下步骤：
24、s1:建立并联vsg的交流电力系统的幅相运动方程mpme控制系统模型，并推导出rocof-fo框架；
25、s2:上述多输入多输出mimo模型根据耦合关系重新排列可得单输入单输出siso系统模型，根据siso系统模型确定关键频率点cfp点，并建立反馈因子frocof-fo来识别从频率偏移量fo到频率变化率rocof的反馈效应。
26、在一些实施方式中，siso系统模型可以判断并联gfvsg并网系统的频率偏移量fo到频率变化率rocof的运动轨迹以及振荡相关的失稳ori或非周期性同步失稳alos的发生；
27、和/或，根据并联vsg的转子运动摇摆方程得到重构后的rocof-fo本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进的RoCoF-FO框架，其特征在于，包括：
2.根据权利1要求所述的改进的RoCoF-FO框架，其特征在于，
3.根据权利2要求所述的改进的RoCoF-FO框架，其特征在于，
4.根据权利3要求所述的改进的RoCoF-FO框架，其特征在于，
5.根据权利4要求所述的改进的RoCoF-FO框架，其特征在于，
6.一种虚拟电网阻尼-刚度的控制策略，其特征在于，在所述权利要求1所述的RoCoF-FO框架中引入两个控制项，虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1来缓解系统的振荡相关的失稳ORI和非周期性同步失稳ALoS，用以提高系统的稳定裕度。
7.根据权利6要求所述的虚拟电网阻尼-刚度的控制反馈，其特征在于，在重构后的RoCoF-FO框架的两条反馈通路中加入加速度部分，并引入虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1；
8.根据权利7要求所述的虚拟电网阻尼-刚度的控制策略，其特征在于，正的kdamp1和kstiff1等效增加系统的阻尼和刚度，抑制了系统的振荡相关的失稳ORI，且
9.一种并联VSG并网系统频率稳定性分析方法，其建立在权利要求1-5任一项RoCoF-FO框架以及虚拟电网阻尼-刚度的控制反馈基础上，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的并联VSG并网系统频率稳定性分析方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种改进的rocof-fo框架，其特征在于，包括：
2.根据权利1要求所述的改进的rocof-fo框架，其特征在于，
3.根据权利2要求所述的改进的rocof-fo框架，其特征在于，
4.根据权利3要求所述的改进的rocof-fo框架，其特征在于，
5.根据权利4要求所述的改进的rocof-fo框架，其特征在于，
6.一种虚拟电网阻尼-刚度的控制策略，其特征在于，在所述权利要求1所述的rocof-fo框架中引入两个控制项，虚拟阻尼项kdamp1和虚拟刚度项kstiff1来缓解系统的振荡相关的失稳ori和非周期性同步失稳alos，用以提高系统的稳定裕度。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李畅，袁军，杨雅倩，邵冰冰，李伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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