[发明专利]一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法

权利要求书

1.一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

步骤一：基于电力系统稳定器，以VSG角频率偏差为输入信号，以功率偏差为输出信号，得出虚拟PSS结构；

步骤二：将虚拟PSS结构引入VSG的功率控制环节，根据VSG的转子运动方程、虚拟励磁调节器方程，搭建含虚拟PSS接入的VSG并网系统结构；

步骤三：基于虚拟PSS接入的VSG并网系统结构，构建含虚拟PSS接入的VSG并网系统的Phillips-Heffron模型，基于Phillips-Heffron模型，得出VSG机电振荡回路公式；

步骤四：根据VSG机电振荡回路公式的阻尼转矩分析，确定虚拟PSS接在无功环节的传递函数，以抵消VSG虚拟励磁调节器的固有负阻尼，进而改善VSG并网系统的稳定性。

2.根据权利要求1所述的提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，其特征在于，步骤一中虚拟PSS结构公式如下：

式中，s代表拉普拉斯变换所用的复变量，G_VPSS(s)为虚拟PSS的传递函数，K_VPSS为虚拟PSS的比例系数；T₁-T₄为对应的超前滞后环节的时间常数；

虚拟PSS的输入与输出关系公式如下：

ΔQ_VPSS(s)＝G_VPSS(s)Δω₁

式中，s代表拉普拉斯变换所用的复变量，ΔQ_VPSS(s)为VSG的输出功率偏差，Δω₁为输入的VSG的角频率偏差。

3.根据权利要求1所述的提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，其特征在于，步骤二中含虚拟PSS接入的VSG转子运动方程与虚拟励磁调节器方程如下：

式中，s为拉普拉斯变换所用的复变量，δ₁为VSG虚拟功角，ω₀为电网角频率基准值，ω₁为VSG虚拟角频率，ω_g为电网额定角频率，P_VPSS和Q_VPSS分别为VPSS的输出有功和输出无功，P_ref、Q_ref分别为VSG有功设定值和无功设定值，P₁、Q₁分别为VSG的输出有功和输出无功，J和D_p分别为VSG的惯性系数和阻尼系数，K_Q为无功控制器的增益系数，V₁为VSG端口电压。

4.根据权利要求1所述的提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，其特征在于，步骤三中VSG机电振荡回路公式如下：

式中，s为拉普拉斯变换所用的复变量，Δδ₁VSG虚拟功角的微增量，J和D_p分别为VSG的惯性系数和阻尼系数，ω₀为电网角频率基准值，K₁为VSG输出有功对虚拟功角求偏导的系数，T₁为VSG阻尼转矩系数，T₂为VSG同步转矩系数。

5.根据权利要求1所述的提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，其特征在于，步骤四中虚拟PSS接在VSG无功环后的传递函数公式如下：

式中，为VSG接入虚拟PSS后的振荡模式，为虚拟PSS在振荡模式下的传递函数，D_VPSS为虚拟PSS向VSG机电振荡回路提供的等效阻尼转矩，为虚拟PSS在振荡模式下向VSG机电振荡回路提供阻尼转矩的前向通道传递函数。