[发明专利]一种扩大虚拟同步机容量的实现方法

说明书

本发明属于电子电力技术领域，具体涉及一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，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；根据上述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。本发明的扩大虚拟同步机容量的实现方法，通过调整各计算方程中的涉及的参数，使得虚拟同步机的有功功率和无功功率扩大，减少了电池组、DC/DC、DC/AC电路使用个数。

技术领域

本发明属于电子电力技术领域，具体涉及一种扩大虚拟同步机容量的实现方法。

背景技术

分布式电源(Distributed Generation，DG)可提高电力系统的安全性和可靠性，近年掀起了世界性的研究热潮。随着分布式能源在电力系统中渗透率不断增加的同时，也给电力系统的安全稳定运行带来新的影响与挑战。

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)的微电网逆变器通过模拟同步发电机的特性实现并网控制，与传统控制方式相比，VSG能够提高DG与大电网的兼容性和稳定性，能够适应系统多种运行模式。大容量集中式虚拟同步机主要采用多机并联的方式，但由于并联控制采用的分散控制方式输出一致性和响应时间等达不到系统要求，因此，研究一种扩大虚拟同步机容量的实现方法至关重要。

现有的大容量虚拟同步机实现方法主要通过功率单元级联的方式实现虚拟同步机容量的扩大，例如，公开号为CN105932719A的专利文献公开了一种级联式高压大容量储能虚拟同步机系统；或者，通过将N组电池组、N组DC/DC电路并联连接直流母线，通过一组或多组DC/AC电路并联接入变压器的方式实现虚拟同步机容量的扩大，例如，公开号为CN106849141A的专利文献公开了一种大容量集中式虚拟同步机控制方法。现有实现方法主要通过增加电池组、DC/DC电路、DC/AC电路数量的方法来实现虚拟同步机容量的扩大，增加了成本，且N组电池并联使用容易存在充电不均衡、产生内环电流等缺点。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种扩大虚拟同步机容量的实现方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，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PWM调制波进行标幺化；其中，N为正整数。

作为优选方案，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。

作为优选方案，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。

作为优选方案，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。

作为优选方案，所述虚拟同步机的复功率计算方程为：