[发明专利]虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制方法、设备及系统

说明书

本发明提供了一种虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，涉及电厂技术领域。所述系统包括电路模型构建模块，用于构建包含虚拟同步发电机的电路模型；控制策略建立模块，用于对电路模型进行基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略；附加功率构建模块，用于构建反映功角偏差的附加功率；功角优化控制模块，用于将附加功率加入基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略，以对弱电网远端故障下虚拟同步发电机暂态功角进行优化控制。本发明在逆变器的虚拟同步发电机控制方式的基础上，把反映功角偏差的附加功率加入到虚拟同步发电机的有功‑频率控制，实现了弱电网远端故障下虚拟同步发电机暂态功角的优化控制。

技术领域

本发明关于电厂技术领域，特别是关于虚拟发电机的稳定性技术，具体的讲是一种虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制方法、虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制系统、计算机设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

风电和光伏发电主要通过并网变流器接入电网，与同步发电机相比，基于电压定向矢量控制方式的常规并网变流器控制灵活，但缺少惯性和阻尼。随着可再生能源大量接入电网，同步发电机的比重下降，系统的惯性和阻尼相应下降，威胁电网的安全稳定运行。为此，借鉴传统电力系统的运行经验，部分学者提出了虚拟同步发电机技术。

虚拟同步发电机具有同步发电机的有功频率特性、无功电压特性等外特性，获得常规变流器缺少的阻尼和虚拟惯量。然而，由于虚拟同步发电机具有与同步发电机相似的功角特性，因此也会存在同步发电机的同步稳定问题，如功角振荡和功率振荡等。此外，我国可再生能源并网呈现远距离、大规模、高度集中的特点，电网侧通常为弱电网(即线路感抗值较大)。

因此，虚拟同步发电机的稳定性研究主要集中于小干扰稳定性，而对其在大干扰下的暂态稳定性(功角稳定或同步稳定)研究较少。提高弱电网下虚拟同步发电机的暂态稳定性，对电网的安全运行有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制方法、虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，在逆变器的虚拟同步发电机控制方式的基础上，把反映功角偏差的附加功率加入到虚拟同步发电机的有功-频率控制，进而实现弱电网远端故障下虚拟同步发电机暂态功角的优化控制。

本发明的目的之一是，提供一种虚拟同步发电机暂态功角响应优化控制系统，包括：

电路模型构建模块，用于构建包含虚拟同步发电机的电路模型；

控制策略建立模块，用于对所述电路模型进行基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略；

附加功率构建模块，用于构建反映功角偏差的附加功率；

功角优化控制模块，用于将所述附加功率加入基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略，以对弱电网远端故障下虚拟同步发电机暂态功角进行优化控制。

在本发明的优选实施方式中，所述基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略包括有功-频率控制策略，所述有功-频率控制策略为：

其中，J为虚拟惯量，D为阻尼系数，P_m为虚拟同步发电机输入有功功率，ω为虚拟角频率，ω₀为额定角频率，δ为功角，P_e为虚拟同步发电机的输出有功功率，t为时间。

在本发明的优选实施方式中，所述基于逆变器的虚拟同步发电机控制策略还包括无功-电压控制策略，所述无功-电压控制策略为：