[发明专利]一种基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法，针对孤岛微电网的VSG控制方法优化设计，在传统多VSG控制方法基础上，通过引入功率微分控制项，增加系统的暂态阻尼，当系统遭遇负荷突变时，降低其超调量和调节时间，抑制VSG的功率振荡，提升了系统的动态响应性能和鲁棒性。稳态时，虚拟阻尼项输出为零，不影响VSG的功率和频率偏差，保证系统原有的稳态精度不降低。

技术领域

本发明属于电力系统控制技术，具体涉及一种基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源危机的加剧，分布式发电在电力系统中的渗透率显著提高，导致电力系统运行特性发生巨大变化；光伏、风电等分布式电源经电力电子接口接入电网，使得电力系统的惯量显著降低；与同步发电机相比，分布式发电具有响应速度快的优点，但因其惯性低的缺点，在系统遭遇负荷突变等外部扰动时，会出现大的频率偏移和频率变化率，严重时甚至可能导致大规模负载脱网及停电事故；为了提升分布式发电系统的惯性，采用VSG技术，以支撑微电网在孤岛模式下稳定运行，但同时带来因VSG引发的有功功率振荡新问题，尤其是多VSG交互情况下功率振荡问题更为严重；因此，设计VSG功率振荡抑制方法对保障分布式发电系统稳定性至关重要。

发明内容

发明目的：针对电力系统中分布式电源占比不断提高的背景下，传统多VSG控制过程中系统输出功率和频率波动较大、系统稳定性较差等问题，本发明的目的是提供一种基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法，通过引入功率微分控制项，增加系统的暂态阻尼，当系统遭遇负荷突变时，降低其超调量和调节时间，抑制VSG的功率振荡，提升了系统的动态响应性能和鲁棒性。稳态时，虚拟阻尼项输出为零，不影响VSG的功率和频率偏差，保证系统的稳态精度不降低。

技术方案：一种基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法，所述的抑制方法是在传统多VSG控制的基础上，引入功率微分控制项，增加系统的暂态阻尼，当系统遭遇负荷突变时，降低其超调量和调节时间，抑制VSG的功率振荡。

现有传统多VSG控制方法，存在如下表达式：

（1）

式中：和分别为第i个VSG的虚拟惯量和阻尼系数；为第i个VSG的输出电磁功率，即第i个VSG向公共耦合点（PCC）的注入功率；为第i个VSG的机械功率；为第i个VSG的输出电压的角频率；为VSG的输出电压的额定角频率；为微分算子。

所述基于同步虚拟阻尼的多VSG功率振荡抑制方法，引入功率微分控制项，存在如下表达式：

（2）

式中：为所述多VSG中第i个VSG的同步虚拟阻尼增益系数；s为拉普拉斯算子。

所述多VSG中第i个VSG向公共耦合点（PCC）的注入功率：

（3）

式中：为所述多VSG中第i个VSG的端电压；为PCC端电压，为所述多VSG中第i个VSG与PCC连接线路的电阻；为所述多VSG中第i个VSG与PCC连接线路的电抗；为所述多VSG中第i个VSG的电压相角；为PCC的电压相角。

进一步地，由于电阻线路会增加无功对频率的耦合程度，加入虚拟阻抗以抑制耦合，线路的传输功率简化后表示为：

（4）

进一步地，因，其中：为所述多VSG中第i个VSG电压相位；为所述多VSG中第i个VSG电压相位额定值。

结合式式（2）和式（4），可得到如下关系式：

（5）

式中：为PCC的电压角频率。