[发明专利]一种抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法

说明书

本发明公开了一种抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法，主要包括：以交直流混合微电网MMC互联变换器交流侧角度出发，得到电压方程；建立MMC互联变换器功率输出方程；建立MMC互联变换器功率调节关系式；得到基于功率传输原则的虚拟同步机控制机械方程和虚拟同步机无功励磁控制方程；对MMC互联变换器功率输出化简方程中的有功功率求一阶、二阶导数，得到虚拟同步机参考输出功率表达式；虚拟同步机参考输出功率表达式建立小信号模型并进行拉氏变换，计算其特征根；得到系统自然震荡转速和阻尼比设计自适应虚拟惯量和自适应虚拟阻尼系数，带入基于功率传输原则的虚拟同步机控制机械方程中，起到抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的作用。

技术领域

本发明涉及一种抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法，该方法一种抑制混合微电网MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法，采用自适应虚拟参数代替传统虚拟参数，增加控制系统对的功率震荡的抑制能力。

背景技术

交直流混合微电网中MMC互联变换器接口变换器通常采用下垂控制，常规下垂控制不具备惯性和阻尼环节，无法维持分布式电源高渗透率，虚拟同步机(VirtualSynchronous Generation,VSG)控制通过模仿同步发电机特性能够为系统提供惯性和阻尼支撑，实现一次调频和一次调压。虚拟同步机暂态变换过程中缓冲能量变化量采用虚拟转动惯量J变化表征，各种摩擦阻力采用虚拟阻尼系数D变化量表征。

但常规虚拟转动惯量J为定值，J选值过小，系统响应时间可以减少但无法对功率震荡起到抑制作用；J选值过大，系统可以对功率波动起到抑制作用但增加了响应时间。同理，虚拟阻尼系数D选取也会影响功率震荡抑制性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法，具体应用自适应虚拟惯量和自适应阻尼系数来抑制混合微电网MMC互联变换器虚拟同步机功率调节过程中的功率震荡问题，通过小信号模型分析额定虚拟参数取值范围。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种抑制MMC互联变换器虚拟同步机功率震荡的方法，包括以下步骤：

1)以交直流混合微电网MMC互联变换器交流侧角度出发，得到电压方程；

3)根据步骤1)MMC互联变换器交流侧电压方程，建立MMC互联变换器功率输出方程，并进行化简；

3)根据交直流混合微电网MMC互联变换器控制系统中，交流微电网、直流微电网瞬时有功功率变化量相同，建立MMC互联变换器功率调节关系式；

4)将步骤3)MMC互联变换器功率调节关系式中交流微电网有功出力分解为稳态功率变化量、瞬时功率变化量，直流微电网下垂控制模型有功出力调节量分解为稳态功率变化量、动态功率变化量；

5)根据步骤3)MMC互联变换器功率调节关系式和步骤4)交流微电网、直流微电网有功出力分解式得到基于功率传输原则的虚拟同步机控制机械方程和虚拟同步机无功励磁控制方程；

6)根据发生功率震荡时，角频率变化情况，将步骤5)虚拟同步机控制机械方程中的虚拟惯量和虚拟阻尼修改为自适应虚拟惯量和自适应虚拟阻尼系数；

7)对步骤2)MMC互联变换器功率输出化简方程中的有功功率求一阶、二阶导数；

8)将步骤7)中MMC互联变换器功输出有功功率一阶、二阶导数和步骤4)交流微电网有功出力分解表达式带入步骤5)基于功率传输原则的虚拟同步机控制机械方程中，得到虚拟同步机参考输出功率表达式；

9)对步骤8)中虚拟同步机参考输出功率表达式建立小信号模型并进行拉氏变换，计算其特征根；

10)分析步骤9)虚拟同步机参考输出功率小信号模型和其特征根，得到系统自然震荡转速和阻尼比；