[发明专利]无超调特性的综合惯量控制策略参数取值范围计算方法

说明书

本申请涉及一种无超调特性的综合惯量控制策略参数取值范围计算方法，首先计算电网系统传递函数极点虚部与控制策略参数之间的函数关系；然后基于极点不同取值范围对应电网系统频率特性的变化，得到控制策略参数的取值与电网系统频率特性之间的关系表达式；最后基于无超调特性要求，获取控制策略参数的取值范围。本方法基于拉氏变换的频域分析，定量分析综合惯量控制策略对电网系统频率特性的影响，进一步确定了无超调特性对应的电网系统参数取值范围，可以用于分析综合惯量控制调频效果，也可以作为一种确保电网系统响应无超调的参数取值范围评估方法，用以改善电网的频率响应特性。

技术领域

本申请涉及电网频率安全技术领域，尤其涉及一种无超调特性的综合惯量控制策略参数取值范围计算方法。

背景技术

随着风电、光伏等可再生能源的渗透率不断提高，大容量直流工程持续投运，电网频率安全问题凸显，利用电力电子设备，如风电、光伏、电池储能等进行快速频率响应，是确保新形态下电网频率安全问题的有效措施。

目前换流器并网功率源一次调频的控制策略主要还是模拟传统同步发电机组的响应特性，包括虚拟惯量控制、频率下垂控制和两者结合的综合惯量控制，控制策略实际上是比例微分控制，这一控制策略并没有考虑到换流器并网功率源电力电子接口设备参与一次调频的特性。而新型设备为何仍然要模拟传统同步机组特性，新型设备是否必需模拟传统同步机组特性，新型设备模拟传统同步机组特性获得的结果是否是最优的，这些问题都没有得到充分的探讨。对综合惯量控制策略的控制效果，特别是对电网系统频率响应的影响，缺少定量的分析方法，另外控制策略参数取值多凭借经验，无法说明取值的必要性与合理性。

发明内容

本申请提供了一种无超调特性的综合惯量控制策略参数取值范围计算方法，以解决传统方法对综合惯量控制策略的控制效果不能进行定量分析的问题。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

无超调特性的综合惯量控制策略参数取值范围计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

计算电网系统传递函数极点虚部与控制策略参数之间的函数关系；

基于所述极点不同取值范围对应电网系统频率特性的变化，得到所述控制策略参数的取值与所述电网系统频率特性之间的关系表达式；

基于无超调特性要求，获取所述控制策略参数的取值范围，所述无超调特性要求是所述电网系统的功率-频率传递函数极点无虚部。

进一步的，所述基于无超调特性要求，获取所述控制策略参数的取值范围包括以下步骤：

基于设备调频特性计算系统功率-频率传递函数，所述系统是由一个同步机、负荷、储能共同作用的简单系统，所述设备包括同步机、负荷、储能；

根据所述电网系统传递函数，获得传递函数极点虚部公式；

根据所述控制策略参数的数值变化，确定所述传递函数极点虚部。

进一步的，所述综合惯量控制的表达式为：

式中：G(s)表示综合惯量控制策略对应的传递函数；Δf表示频率偏差，是控制策略的输入；ΔP表示调频功率，是控制策略的输出；K_D表示下垂系数；K_I表示惯量系数；s表示进行拉氏变换引入的复变量。

进一步的，所述控制策略参数的取值与所述电网系统频率特性之间的关系表达式为：