[发明专利]VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围确定方法和装置

说明书

本发明提供了一种VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围确定方法和装置，涉及虚拟同步发电机技术领域。方法包括：获取从VSG到无穷大电网所构成的VSG并网系统的相关参数；构建VSG并网系统的状态方程；确定VSG并网系统的小信号方程；确定VSG并网系统的小信号空间方程；确定VSG并网系统的传递函数；确定VSG并网系统的自然振荡频率函数和阻尼比函数；根据自然振荡频率函数、阻尼比函数以及预先设置的与自然振荡频率函数和阻尼比函数相关的约束条件，确定VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围。本发明可以准确确定VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围，使得VSG的运行更加安全稳定。

技术领域

本发明涉及虚拟同步发电机技术领域，尤其涉及一种VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围确定方法和装置。

背景技术

近年来，风力发电及光伏发电为代表的新能源发电技术发展迅猛。新能源发电技术多通过电力电子逆变器接口与电网相连，且电力电子逆变器的响应速度快，几乎没有转动惯量和阻尼，这会对电力系统的稳定运行产生负面影响。借鉴传统火力发电机组的运行经验，在新能源发电技术中，虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，简称VSG)技术被广泛应用，VSG技术通过对电力电子逆变器的控制，使逆变电源具有同步发电机的特性，以克服其转动惯量和阻尼不足的问题。

而目前对于VSG技术的研究多集中于控制策略的优化和并网稳定性的分析中，对于VSG的关键参数，如虚拟惯量和阻尼系数的设计确缺乏关注。由于缺乏对VSG的关键参数的设计和研究，使得当前VSG的运行存在不安全不稳定的隐患。

发明内容

本发明的实施例提供一种VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围确定方法和装置，以解决VSG技术中缺乏对VSG的虚拟惯量和阻尼系数的设计，使得当前VSG的运行存在不安全不稳定的隐患的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围确定方法，包括：

获取从VSG到无穷大电网所构成的VSG并网系统的相关参数；

根据所述相关参数构建VSG并网系统的状态方程；

根据所述状态方程确定VSG并网系统的小信号方程；

根据所述小信号方程确定VSG并网系统的小信号空间方程；

根据所述小信号空间方程确定VSG并网系统的传递函数；

根据所述传递函数确定VSG并网系统的自然振荡频率函数和阻尼比函数；

根据所述自然振荡频率函数、阻尼比函数以及预先设置的与所述自然振荡频率函数和阻尼比函数相关的约束条件，确定VSG的虚拟惯量和阻尼系数的可选范围。

具体的，所述根据所述相关参数构建VSG并网系统的状态方程，包括：

根据VSG的电角速度ω、VSG的虚拟惯量J、VSG的额定角速度ω₀、VSG的输出有功功率P_out、VSG的阻尼系数D_p、VSG的额定有功功率P_N、VSG的有功下垂系数K_f、工频f₀、VSG的有功功率参考值P_ref、VSG的电角度θ、无穷大电网的电压U_g、VSG的输出电压U_o以及VSG并网系统中的短路阻抗的电感L_l，构建VSG并网系统的状态方程：

具体的，所述根据所述状态方程确定VSG并网系统的小信号方程，包括：