[发明专利]一种扩大虚拟同步机容量的实现方法

权利要求书

1.一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

在并网状态下，获取虚拟同步机的阻抗计算方程、有功功率计算方程、无功功率计算方程、机械输入功率计算方程、功角计算方程、电压-无功功率下垂控制方程和参考电流计算方程；

根据虚拟同步机的阻抗计算方程、有功功率计算方程、无功功率计算方程、机械输入功率计算方程、功角计算方程、电压-无功功率下垂控制方程以及参考电流计算方程之间的对应关系，以使虚拟同步机的有功功率和无功功率扩大N倍，并对虚拟同步机的功角、端电压以及电流调制波进行标幺化；其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机的阻抗计算方程根据虚拟同步机等效模型获得，所述阻抗计算方程为：

其中，Z为阻抗，R₁为滤波内阻，j为虚数单位，X为电抗，w为角频率，L₁为滤波电感，C为滤波电容。

3.根据权利要求2所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机等效模型的获取方式为：以交流母线电压为参考值，基于虚拟同步机的功角关系输出虚拟同步机等效模型。

4.根据权利要求2所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机的有功功率计算方程和无功功率计算方程通过虚拟同步机的复功率计算方程计算得到。

5.根据权利要求4所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机的复功率计算方程为：

其中，P为有功功率，Q为无功功率，u∠δ为逆变器的输出电压，e为交流母线电压，δ表示虚拟同步机输出电压与交流母线电压的相位差，θ为阻抗角。

6.根据权利要求5所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机的有功功率计算方程和无功功率计算方程为：

其中，在保持两侧相位差不变的情况下，虚拟同步机的有功功率和无功功率仅与阻抗Z相关；将滤波内阻和滤波电感缩小N倍，且滤波电容扩大N倍，以使虚拟同步机的有功功率和无功功率扩大N倍。

7.根据权利要求6所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机的机械输入功率计算方程为：

其中，P_ref为给定的参考有功功率，m为频率-有功功率下垂系数，w₀为电网额定角频率，w为电网实际角频率；

所述虚拟同步机的功角计算方程为：

其中，J为转动惯量系数，s为拉普拉斯算子；

所述虚拟同步机的无功电压下垂控制方程为：

U_ref＝U₀+n(Q_ref-Q)

其中，U_ref为虚拟同步机的端电压，U₀为逆变器的额定电压，n为电压-无功功率下垂系数，Q_ref为逆变器给定的无功功率；

若虚拟同步机的有功功率P和无功功率Q扩大N倍，则逆变器的额定电压U₀、频率-有功功率下垂系数m、电压-无功功率下垂系数n缩小N倍，转动惯量系数J扩大N倍，以对虚拟同步机的功角θ_ref和虚拟同步机的端电压U_ref进行标幺化。

8.根据权利要求7所述的一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，其特征在于，所述虚拟同步机采用电压电流双闭环控制。