[发明专利]基于频率性能指标的直流侧电容惯量补偿器设计方法

权利要求书

1.一种基于频率性能指标的直流侧电容惯量补偿器设计方法，其特征在于，该补偿器采用IDA-PBC控制策略，包括以下步骤：

1)建立VSG小信号模型，获得惯量与电网的频率性能指标间的定量关系；

2)根据同步发电机频率响应曲线，采集期望的频率性能指标，所述频率性能指标包括频率变化率和频率最低点；

3)基于步骤1)获得的定量关系及期望的频率性能指标，获得系统期望惯量；

4)建立直流母线电压与频率模型，获得直流侧电容与惯量的定量关系；

5)基于步骤4)获得的定量关系及系统期望惯量获得直流侧电容设计值；

6)根据直流侧电容设计值获得IDA-PBC控制策略的控制参数，实现直流侧母线电压跟踪其参考值变化；

所述步骤1)具体为：

101)根据VSG小信号模型构建VSG输出功率到电网频率的传递函数G_pf(s)；

102)负荷阶跃变化下，基于所述传递函数G_pf(s)获得s域中的频率响应曲线表达式；

103)对所述s域中的频率响应曲线表达式进行反拉氏变换，得到频率时域表达式；

104)基于所述频率时域表达式获得惯量与频率变化率的定量关系以及惯量与频率最低点的定量关系；

所述惯量与频率变化率的定量关系表示为：

其中，f^*(t)为频率时域响应，H为惯量，ω_n和ζ分别为无阻尼自然振荡角频率和阻尼比，为有阻尼振荡角频率，T_G为同步发电机调速器的调速器系数；

所述惯量与频率最低点的定量关系表示为：

其中，f^*_peak为频率最低点，t_peak为频率到达最低点的时间；

所述步骤5)中，将基于直流侧电容与惯量的定量关系获得的电容值作为第一电容，将逆变器的直流侧稳压电容作为第二电容，比较所述第一电容与第二电容，选择其中较大的作为直流侧电容设计值。

2.根据权利要求1所述的基于频率性能指标的直流侧电容惯量补偿器设计方法，其特征在于，所述直流侧电容与惯量的定量关系表示为：

其中，C_dc为直流侧电容，H为惯量，v_dc-ref为直流母线电压参考值，VA_base为系统额定容量，Δv_dc-max和Δf_max分别为可接受的最大电压变化和频率变化，f_ref为频率参考值。

3.根据权利要求1所述的基于频率性能指标的直流侧电容惯量补偿器设计方法，其特征在于，所述逆变器的直流侧稳压电容C_min表示为：

其中，P为逆变器直流侧有功功率，ρ为逆变器效率，f_sw为开关频率，v_dc为直流母线电压，Δv为直流母线纹波电压。