[发明专利]一种虚拟同步机阻尼配置方法及装置

权利要求书

1.一种虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，包括：

建立虚拟同步机的二阶开关周期平均模型，根据所述二阶开关周期平均模型，获取所述虚拟同步机的输出电流的第一小信号模型、输出有功功率的小信号表达式、摇摆方程和功角方程的第二小信号模型；

根据所述小信号表达式、所述第一小信号模型和所述第二小信号模型计算得到输出有功功率变化量对负载侧频率变化量的四阶传递函数；

所述四阶传递函数为：

式中，ω_ref为虚拟同步机输出电压的角频率的参考值，ω_ref＝2πf，f＝50Hz,ΔP^*为输出有功功率变化量，为负载侧频率变化量，S_n为虚拟同步机额定功率，E₀为虚拟同步机相电压幅值的参考值，L和R为虚拟同步机滤波电感的电感值和电阻值，s为拉普拉斯算子，δ为虚拟同步机输出电压的相角，H为惯性时间常数，D为阻尼系数；

负载侧频率发生阶跃时，对所述四阶传递函数进行拉普拉斯逆变换得到输出有功功率的响应函数；

对所述响应函数进行求最值处理，得到输出有功功率的最大值表达式。

2.根据权利要求1所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述根据所述小信号表达式、所述第一小信号模型和所述第二小信号模型计算得到输出有功功率变化量对负载侧频率变化量的四阶传递函数具体包括：

联立所述小信号表达式和所述第一小信号模型计算得到输出电压相角的小扰动量；

将所述输出电压相角的小扰动量代入所述第二小信号模型，计算得到输出有功功率变化量对负载侧频率变化量的四阶传递函数。

3.根据权利要求1所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述负载侧频率发生阶跃时，对所述四阶传递函数进行拉普拉斯逆变换得到输出有功功率的响应函数具体为：

负载侧频率发生阶跃时，对所述四阶传递函数进行拉普拉斯逆变换，令b＝S_n(4Hω²L²+4HR²+4LRD)，m＝S_n(2ω²L²+2R²)，得到输出有功功率的响应函数为：

4.根据权利要求3所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，输出有功功率的最大值表达式为：

5.根据权利要求1所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述第一小信号模型为：

式中，Δi_d、Δi_q为虚拟同步机输出电流的小扰动量，ω为虚拟同步机输出电压的角频率，E₀为虚拟同步机相电压幅值的参考值，L和R为虚拟同步机滤波电感的电感值和电阻值，s为拉普拉斯算子，δ为虚拟同步机输出电压的相角；Δδ为虚拟同步机输出电压的相角变化量。

6.根据权利要求5所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述第二小信号模型为：

式中，为负载侧频率的变化量，H为惯性时间常数，D为阻尼系数；Δω^*为虚拟同步机的输出电压的角频率变化量。

7.根据权利要求6所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述小信号表达式为：

式中，S_n为虚拟同步机额定功率。

8.根据权利要求1所述的虚拟同步机阻尼配置方法，其特征在于，所述虚拟同步机的二阶开关周期平均模型为dq坐标系下的模型。

9.一种虚拟同步机阻尼配置装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于建立虚拟同步机的二阶开关周期平均模型，根据所述二阶开关周期平均模型，获取所述虚拟同步机的输出电流的第一小信号模型、输出有功功率的小信号表达式、摇摆方程和功角方程的第二小信号模型；

计算单元，用于根据所述小信号表达式、所述第一小信号模型和所述第二小信号模型计算得到输出有功功率变化量对负载侧频率变化量的四阶传递函数；

所述四阶传递函数为：

式中，ω_ref为虚拟同步机输出电压的角频率的参考值，ω_ref＝2πf，f＝50Hz,ΔP^*为输出有功功率变化量，为负载侧频率变化量，S_n为虚拟同步机额定功率，E₀为虚拟同步机相电压幅值的参考值，L和R为虚拟同步机滤波电感的电感值和电阻值，s为拉普拉斯算子，δ为虚拟同步机输出电压的相角，H为惯性时间常数，D为阻尼系数；

变换单元，用于负载侧频率发生阶跃时，对所述四阶传递函数进行拉普拉斯逆变换得到输出有功功率的响应函数；

处理单元，用于对所述响应函数进行求最值处理，得到输出有功功率的最大值表达式。