[发明专利]混合微网换流器虚拟同步机小信号模型分析方法

权利要求书

1.混合微网换流器虚拟同步机小信号模型分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立交直流混合微网AC/DC换流器交流侧功率传输方程：

其中：R_f、X_f为滤波电路电阻值及感抗值；E为AC/DC换流器交流侧桥臂电压幅值，U_ac为交流侧电压幅值；δ为功角；AC/DC换流器内部参数中，满足R_f＜＜X_f，交流侧功率传输方程简化为：

2)根据交流子网有功出力调节量、直流子网有功出力调节量与AC/DC换流器功率调节量相等，混合微电网瞬时有功变化量相同，根据步骤1)交直流混合微网AC/DC换流器交流侧功率传输方程，模拟同步发电机，

得到交直流混合微网AC/DC换流器VSG转子运动方程：

其中：J为虚拟转动惯量；ω为角频率；k_udc为直流子网下垂调节系数；U_dc为直流母线电压实际值；U_dc0为直流母线电压初始值；C_dc为直流电容值和无功调节表达式：

其中：u为VSG虚拟内电势；U₀为额定电压有效值；Δu为虚拟内电势与额定电压之间偏差；k_q为无功调节系数；Q_e为无功功率实际输出值；Q_ref为无功功率参考值；

3)根据步骤1)交直流混合微网AC/DC换流器交流侧功率传输方程，得到AC/DC换流器输出复功率表达式：

4)根据步骤3)AC/DC换流器输出复功率表达式，

建立AC/DC换流器传输有功功率小信号模型：

无功功率小信号模型：

5)当VSG控制系统处于稳定运行状态，根据步骤4)AC/DC换流器传输有功、无功功率小信号模型并结合步骤2)交直流混合微网AC/DC换流器VSG转子运动方程，得出虚拟控制的小信号模型：

其中：s为拉普拉斯算子；T_a为延迟环节时间常数；k_p为无功比例系数；k_i为无功积分系数；

6)将步骤5)虚拟控制小信号模型中的电压、功角参数作为矩阵元素，得到小信号模型特征值矩阵：Y＝(Δδ′，ΔU_a′_c，Δδ，ΔU_ac)；

其中：Δδ′为Δδ的导数，ΔU_ac为ΔU_ac的导数；

7)结合步骤4)AC/DC换流器传输有功、无功功率小信号模型和步骤5)虚拟控制小信号模型及步骤6)信号模型特征值矩阵，得到AC/DC换流器VSG控制系统小信号模型：

其中：

8)分析步骤7)AC/DC换流器VSG控制系统小信号模型，得出虚拟转动惯量J及虚拟阻尼系数D与AC/DC换流器VSG控制系统稳定性之间的关系。

2.根据权利要求1所述的混合微网换流器虚拟同步机小信号模型分析方法，其特征在于，步骤8)的具体实现方法为：分析步骤7)AC/DC换流器VSG控制系统小信号模型，得出虚拟转动惯量J及虚拟阻尼系数D与AC/DC换流器VSG控制系统稳定性之间的关系，随着J的增大，系统逐渐过渡至不稳定状态，但是过小的J会导致系统缺少惯性特征；随着D的增大，系统逐渐趋于稳定状态。