[发明专利]一种虚拟同步机阻尼配置方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种虚拟同步机阻尼配置方法及装置，该方法包括：建立虚拟同步机的二阶开关周期平均模型，根据二阶开关周期平均模型，获取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；根据小信号表达式、第一小信号模型和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；负载侧频率发生阶跃时，对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。本发明提供了明确有效的匹配虚拟同步机储能容量的阻尼配置方法，方便人们为虚拟同步机配置阻尼。

技术领域

本发明涉及分布式发电控制领域，尤其涉及一种虚拟同步机阻尼配置方法及装置。

背景技术

近年来，由于世界能源问题的日益突出和环境压力的不断增大，诸如光伏发电、风力发电等分布式发电形式得到了快速发展。分布式发电的输出大多都为直流，因此需要通过并网逆变器接入配电网，分布式发电的发展使得逆变器在电力系统的渗透率越来越高，导致传统电力系统结构发生了巨大的变化。分布式电源接入配电网会带来电力系统低惯性、低阻尼的问题。为了解决该问题，有学者提出了虚拟同步机(Virtual SynchronousMachine,VSM)的概念。近些年对VSM的研究表明，VSM可有效增加电力系统的惯性和阻尼，抑制电力系统的振荡，增强电力系统的稳定性。

系统的惯性和阻尼需要通过储能系统提供，因而VSM的阻尼配置与储能容量的匹配问题亟待解决。目前国内外学者针对虚拟同步机惯量和阻尼的选取方法进行了研究，取得了诸如优化配置虚拟同步发电机的储能单元、通过对频率的监测实现虚拟惯量值跟随频率实时变化、通过实时监测负载侧频率的方法控制储能单元的充放电，并以此提供实时的虚拟惯量和阻尼等研究成果。但现有的研究成果均未提出明确有效的匹配虚拟同步机储能容量的阻尼配置方法，人们在配置虚拟同步机阻尼的时候无据可依，且效率较低，不利于人们快速准确地解决分布式电源接入配电网的低惯性、低阻尼问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种虚拟同步机阻尼配置方法及装置，用于解决分布式电源接入配电网的低惯性、低阻尼的技术问题。

本发明实施例提供了一种虚拟同步机阻尼配置方法，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；

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。

优选地，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。

优选地，所述四阶传递函数为：