[发明专利]一种基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法

权利要求书

1.一种基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：采集并网逆变器的输出电压、输出电流，计算出并网逆变器的输出有功功率和输出无功功率；

步骤二：将输出有功功率依次经过虚拟调速器、转子机械方程得到虚拟同步发电机与电网电压的相位差；

所述虚拟同步发电机与电网电压相位差的计算方法为：

利用有功-频率下垂控制方法计算机械功率：

其中：Δω表示电网额定角频率ω_n与输出电压角频率ω的差值，k_f为有功下垂比例系数，k_fi为有功下垂积分系数，P_m为机械功率，P_ref为有功功率参考值；

将机械功率P_m输入转子方程中可得VSG与电网电压相位差δ：

其中：D为阻尼系数，D(ω-ω_n)为阻尼功率，P_e为电磁功率，J为虚拟转动惯量；

步骤三：将输出电压和输出无功功率作为虚拟励磁调节器的输入得到虚拟同步发电机的内电势；

步骤四：将虚拟同步发电机的控制电路简化为储能变流器并网等效电路，根据虚拟同步发电机与电网电压的相位差和虚拟同步发电机的内电势计算注入电网的有功功率指令值P_set和无功功率指令值Q_set；

步骤五：将有功功率指令值P_set和无功功率指令值Q_set输入内环控制模型，得到实际输出有功功率P和实际输出无功功率Q；

步骤六：构建基于虚拟同步发电机的储能模型及其约束条件，根据储能模型的约束条件对实际输出有功功率P和实际输出无功功率Q进行调整，得到调整后的有功功率P′和无功功率Q′；

步骤七：根据调整后的有功功率P′和无功功率Q′计算有功电流实部和有功电流虚部，并将有功电流实部和有功电流虚部注入电网中，实现虚拟同步发电机对电网的控制。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法，其特征在于，所述虚拟同步发电机的内电势为：

其中，k_v是无功电压比例系数，k_vi是无功电压积分系数，k_q是无功功率比例系数，k_qi是无功功率积分系数，E为虚拟同步发电机的内电势，ΔQ为无功功率参考值Q_ref与无功功率实际值Q_e的差值，ΔU为电网电压参考值U_ref与电网电压实际值U的差值，E₀为虚拟同步发电机输出空载电动势幅值。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法，其特征在于，所述根据虚拟同步发电机与电网电压的相位差和虚拟同步发电机的内电势计算注入电网的有功功率指令值P_set和无功功率指令值Q_set的方法为：

根据储能变流器并网等效电路可得变流器并网电流为：

其中，E∠δ为变流器并网基波电压向量，U∠0°为变流器并网点电压向量，R_v为虚拟电阻，X_v表示虚拟电抗；

将虚拟电阻R_v置零，计算输出视在功率：

根据输出视在功率得到有功功率指令值P_set和无功功率指令值Q_set：

其中，S_E表示同步功率系数。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟同步发电机技术的储能机电暂态建模方法，其特征在于，所述实际输出有功功率P和实际输出无功功率Q的获得方法为：

其中，T为响应时间。