[发明专利]一种含多虚拟同步机的微电网暂态稳定性控制方法

权利要求书

1.一种含多虚拟同步机的微电网暂态稳定性控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：构建含多台VSG并联运行的并网微电网的功率平衡模型，该模型包括VSG等效输出功率模型、联络线路等效传输功率模型和并网微电网的功率平衡方程；

步骤2：利用首次积分法构建考虑VG、虚拟惯量、虚拟阻尼系数的多台VSG并联运行的并网微电网的李雅普诺夫能量函数V_TOT，计算微电网系统中的总能量；

步骤3：根据现场需求设置能量函数的阈值，判断系统的运行状态；

步骤4:若系统稳定运行，执行步骤2继续计算；

步骤5：若系统发生故障，则采用主导不稳定平衡点法，计算系统的临界能量V_cr；

步骤6：启动基于能量函数的VSG虚拟惯量、虚拟阻尼系数、VG下垂系数和QPCM下垂系数自适应控制方法；

步骤7：判断故障是否清除；

步骤8：执行步骤2计算故障清除时刻，微电网系统中的总能量V_cl；

步骤9：将故障清除时刻微电网系统中的总能量V_cl与临界能量V_cr作比较，分析判断微电网的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种含多虚拟同步机的微电网暂态稳定性控制方法，其特征在于：所述步骤1中VSG等效输出功率模型包含参数虚拟调速器VG、虚拟惯量、虚拟阻尼系数，包含有功控制模块APCM和无功控制模块QPCM两个部分；

有功控制模块APCM由VG和虚拟机械转动模块两部分组成，分别模拟SG的调速器和转子的机械运动方程，具体如下：

其中，P_ei、P_refi分别为微电网中第i台VSG(VSGi,i＝1,2,...,N)的输出有功功率和控制器设置的有功功率参考值；分别为VSGi的虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数，用于模拟SG的转子运动特性；ω_n、ω_i分别为VSGi的额定角速度和VSGi的虚拟转子角速度,ω_ni＝ω_n-ω_i代表两者之差；δ_ni表示VSGi虚拟转子的相对位移角，同时也是QPCM中输出电压与额定电压的相角差；和表示VSGi中VG输出的虚拟机械功率和虚拟下垂系数；

无功控制模块QPCM模拟VSG的无功-电压调节特性，具体如下：

其中，Q_ei，Q_refi分别为VSGi的输出无功功率和控制器设置的无功功率参考值；E_i、E_n分别代表VSGi输出的电压幅值和额定电压幅值；为QPCM下垂系数。

3.根据权利要求1所述的一种含多虚拟同步机的微电网暂态稳定性控制方法，其特征在于：所述步骤1中构建联络线路等效传输功率模型，计算公式如下：

其中，分别代表微电网中VSGi与电网连接的等效有功和无功传输功率；分别代表传输线路阻抗和感抗；δ_ni代表电网额定电压和VSG输出电压的相角差；E_i、E_n分别代表VSGi输出的电压幅值和额定电压幅值。

4.根据权利要求1所述的一种含多虚拟同步机的微电网暂态稳定性控制方法，其特征在于：所述步骤1中并网微电网的功率平衡方程考虑了系统负载情况，构造如下等式：

其中，P_refi、Q_refi分别为控制器设置的有功功率和无功功率参考值；ω_n、ω_i分别为VSGi的额定角速度和VSGi的虚拟转子角速度；E_i、E_n分别代表VSGi输出的电压幅值和额定电压幅值；分别代表联络线路阻抗和感抗；分别为VSGi的虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数；δ_ni代表电网额定电压和VSGi输出电压的相角差；P_Li、Q_Li分别代表微电网所连接负载的有功功率和无功功率；表示VSGi中VG输出的虚拟下垂系数；为QPCM下垂系数。