[发明专利]一种基于模态分析法的多VSG并网功频振荡评估方法

权利要求书

1.一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：

步骤S1:采用类比法构建虚拟同步发电机(VSG)有功-频率控制环路的等效二端网络；

步骤S2:计及电网阻抗的影响，构建多VSG并网系统的机械导纳模型；

步骤S3:以所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型为基础建立系统的回路阻抗矩阵：采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解；采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性；计算待考察系统振荡频率范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱；

步骤S4:评估系统不同元件在各振荡模态下的电气参数灵敏度。

2.根据权利要求1所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，第一机械导纳Y_a相当于由一个电容与一个电阻并联构成，Y_a＝Jω_ss+Dω_s；第二机械导纳Y_b相当于由一个电感构成，其中ω_s为系统参考角频率，K_P＝EU_PCC/Z为同步系数，E为VSG输出电压值，U_PCC为公共连接点(point of commoncoupling，PCC)的电压初始值，Z为VSG传输阻抗(输出阻抗与线路阻抗Z_line之和)，J为VSG转动惯量，D为阻尼/下垂系数。

3.根据权利要求2所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型相当于由n个电容与电阻并联与电感串联形式的二端网络并联后，再与电感串联构成，其电网阻抗的机械导纳Y_g(s)＝K_g/s，K_g＝U_gU_PCCcosδ_g0/X_g；其中，U_g为电网电压的初始值，δ_g0为电网电压和PCC点电压的初始相角差，X_g为电网电抗。

4.根据权利要求1所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中建立的回路阻抗矩阵为ZI＝E，其中，Z为回路阻抗矩阵，I为回路电流矩阵，E为回路电压矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解，具体为：Z＝LΛT，得到特征值矩阵Λ、左特征向量矩阵L、右特征向量矩阵T，且有L＝T^—1；其中，L＝[l₁,…,l_k,…]，l_k表示左特征向量矩阵L的第k列元素，T＝[t₁,…,t_k,…]^T，t_k是右特征向量矩阵T的第k行元素，Λ＝diag(λ₁,…,λ_k,…)为对角特征矩阵，λ_k表示对角特征矩阵Λ中的第k个特征值。

6.根据权利要求5所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性，k次振荡模态导纳为y_k＝1/λ_k。