[发明专利]基于粒子群算法的不同控制策略下VSG参数量化方法

权利要求书

1.一种基于粒子群算法的不同控制策略下VSG参数量化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过模拟传统同步发电机的转子运动方程，建立逆变器的VSG本体模型、有功-频率控制模型和无功-电压控制模型；

步骤2，建立VSG的惯性及阻尼辨识的传递函数模型，根据有功指令扰动激励出VSG输出功率振荡；

步骤3，采用粒子群算法对传递函数进行最优化辨识；

步骤4，根据数学关系反解出VSG的等效惯性及阻尼。

2.根据权利要求1所述的基于粒子群算法的不同控制策略下VSG参数量化方法，其特征在于，步骤1所述的通过模拟传统同步发电机的转子运动方程，建立逆变器的VSG本体模型、有功-频率控制模型和无功-电压控制模型，具体如下：

逆变器模拟传统同步发电机的运行机理，包括模拟传统发电机的转子运动方程，建立逆变器的本体模型、有功-频率控制模型和无功-电压控制模型，使整个逆变器等效为一台传统同步发电机；

VSG的本体模型如下：

式中，H为虚拟惯性常数，机械角速度ω也即是同步电机的电气角速度，δ为发电机的功角，ω₀为电网同步角速度；P_e、P_m分别为虚拟同步发电机的电磁、机械功率，即并网逆变器的输入功率与输出功率；D为虚拟阻尼系数；由于H和D的存在，使得逆变器在系统扰动过程中表现出机械惯性和阻尼功率振荡的能力；

VSG有功调节模型采用下垂控制，如下：

P_m＝P_ref+k_ω(ω_ref-ω₀) (2)

式中，P_ref为参考有功功率；k_ω为下垂系数；ω_ref为参考角频率；

将式(2)代入式(1)得：

VSG无功调节模型为

式中，E为VSG的电势电压；E_ref为参考电压；Q_ref为参考无功功率；Q为逆变器实际输出的无功功率；K_P、K_I为PI控制器参数；s为拉普拉斯算子。

3.根据权利要求2所述的基于粒子群算法的不同控制策略下VSG参数量化方法，其特征在于，步骤2所述建立VSG的惯性及阻尼辨识的传递函数模型，根据有功指令扰动激励出VSG输出功率振荡，具体如下：

从VSG有功控制的小信号分析入手，在给定的运行点，输出功率特性等效为一个二阶系统，进而通过有功指令扰动激励出VSG输出功率振荡；

VSG在给定的运行点等效为一个二阶系统，建立的传递函数模型为：

式中，ΔP_m^*和ΔP_e^*分别为VSG指令功率的扰动值和输出功率响应值，均为标幺值；

其中，S_E为在固定工况(E₀,δ₀)下，虚拟同步机的同步功率：

式中：E₀为虚拟电势平衡点的线电压，U为电网线电压；δ₀为功角的平衡点；

E₀，δ₀通过VSG无功功率指令Q_ref以及有功功率指令P_ref确定：