[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

说明书

本发明提供了一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，方法包括以下步骤：借鉴传统电力系统稳定器的设计方法，采用“超前‑滞后”形式的虚拟PSS结构，并以VSG角频率偏差为期输入信号，以功率偏差为其输出信号，将虚拟PSS引入VSG的功率控制环节，并根据VSG的转子运动方程、虚拟励磁调节器，搭建含虚拟PSS接入的VSG并网系统结构，根据计及虚拟PSS接入的VSG并网系统结构，构建了对应的Phillips‑Heffron模型，得出虚拟PSS接在VSG无功环的传递函数，从而克服了传统VSG功率振荡风险较大的缺陷，能有效改善VSG并网系统的稳定性，并可一定程度上保证引入虚拟PSS后的VSG控制的鲁棒性与优越性。

技术领域

本发明属于电力系统稳定性控制技术领域，具体涉及一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器的设计方法。

背景技术

随着高比例新能源、高比例电力电子设备接入的“双高”特征的形成，由火力发电主导的传统电力系统逐步转变为以新能源为主体的新型电力系统。然而，新能源机组在一般的控制方式下无法参与系统调频，使电力系统呈“低惯量”特征，导致“双高”电力系统稳定性问题突出。

现有技术中VSG虚拟励磁调节器使VSG并网系统阻尼为负，从而导致电力系统稳定性差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器的设计方法，能够补偿VSG虚拟励磁调节器的扰动信号、使VSG 并网系统阻尼为正，从而提高电力系统稳定性、抑制电力系统低频振荡等问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种提高VSG稳定性的虚拟电力系统稳定器设计方法，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，基于该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。

可选的，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。

可选的，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：