[发明专利]一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统

权利要求书

1.一种分布式虚拟同步机的控制电路仿真方法，所述方法包括：

根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电路控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；

对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；

根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求；

所述无功控制模型依据下式创建：

其中，E为电路仿真模型的输出电压；E_ref为电路仿真模型的输出电压参考设定值；D_q为无功功率下垂控制系数；Q_e为电路仿真模型的无功功率；Q_ref为无功功率的参考值；K_p、K_i以及T_d为PI控制器的设定参数；K_E为电压反馈系数；U为输出电压幅值的参考值；

所述无功电路控制模型用于根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择，所述电路仿真模型应用在微电网中时，使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功控制模型的创建。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有功控制模型依据下式创建：

其中，所述D_p为有功频率下垂控制系数，ω_grid^*为电网角速度标幺值，所述ω_ref^*为角速度参考值的标幺值，所述P_e^*为电磁功率的标幺值；所述P_ref^*为所述功率参考值的标幺值；所述H为虚拟惯性时间常数；所述s为拉普拉斯变换下的复变量；所述ω^*为电路仿真模型的角速度标幺值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若所述电路仿真模型接入强电网或大电网时，在所述有功控制模型中增加调节系数为K_d的阻尼调节进行一次调频，以保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；

若所述电路仿真模型接入微电网、弱电网或孤岛运行时，在所述有功控制模型一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器，当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述内环控制模型依据下式创建：

其中，L为电路仿真模型的滤波电感；R为电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻；u_abc为滤波电容电压；e_abc为三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压；i_abc为滤波电感电流与滤波电容电流的差值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述电路仿真模型的电网频率为50Hz；所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节一次调频特性。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电路仿真模型建立在三相静止坐标系下或DQ坐标系下。