[发明专利]一种转动惯量自适应优化控制方法、装置、设备及介质

说明书

本申请公开了一种转动惯量自适应优化控制方法、装置、设备及介质，包括：采集虚拟同步发动机控制系统的参数；根据虚拟同步发电机的转子运动方程以及有功功率计算公式函数建立虚拟同步发电机的小信号模型；设置小信号模型的约束条件，根据约束条件计算得到虚拟同步发电机的转动惯量和阻尼系数的取值范围；由转动惯量和阻尼系数的取值范围，根据转子角速度变化率自适应的调节转动惯量；根据转动惯量和阻尼系数的取值范围，计算阻尼系数的边界条件，根据边界条件选取对应的阻尼系数。本申请通过虚拟同步技术实时调节虚拟惯量和阻尼的大小有效改善系统的动态性能，提高系统的稳定性。

技术领域

本申请涉及电力控制技术领域，尤其涉及一种转动惯量自适应优化控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

近年来，随着传统化石能源的日益枯竭和环境污染问题的加重，以风能、太阳能等分布式电源为主要能量来源的微电网受到了广泛关注。微电网中大部分的分布式电源通过逆变器等电力电子装置接入电网，控制灵活、响应速度快但不具有惯性和阻尼。随着大量电力电子设备的引入，传统同步发电机比例逐渐减小，电力系统抑制干扰和波动的能力也随之减弱。

有学者提出采用虚拟同步机技术(VSG)，通过控制方法使并网逆变器在机理和外特性上可与传统同步发电机相比拟，为系统提供惯量支撑。相比于同步发电机的转动惯量和阻尼固定不变，VSG的惯量和阻尼都是通过控制参数实现的，通过实时调节虚拟惯量和阻尼的大小可以有效改善系统的动态性能，提高系统的稳定性。

发明内容

本申请实施例提供了一种转动惯量自适应优化控制方法、装置、设备及介质，使得通过虚拟同步技术实时调节虚拟惯量和阻尼的大小有效改善系统的动态性能，提高系统的稳定性。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种转动惯量自适应优化控制方法，所述方法包括：

采集虚拟同步发动机控制系统的参数；

根据虚拟同步发电机的转子运动方程以及有功功率计算公式函数建立虚拟同步发电机的小信号模型；

设置所述小信号模型的约束条件，根据所述约束条件计算得到所述虚拟同步发电机的转动惯量和阻尼系数的取值范围；

由所述转动惯量和所述阻尼系数的取值范围，根据转子角速度变化率自适应的调节转动惯量；

根据所述转动惯量和所述阻尼系数的取值范围，计算所述阻尼系数的边界条件，根据所述边界条件选取对应的阻尼系数。

可选的，所述采集虚拟同步发动机控制系统的参数，包括：

采集虚拟同步发电机控制系统的直流侧电压，虚拟同步发电机的网侧三相电压以及网侧三相电流。

可选的，根据虚拟同步发电机的转子运动方程以及有功功率计算公式建立虚拟同步发电机的小信号模型，包括：

所述虚拟发电机的转子运动方程为：

式中，J为虚拟发电机的转动惯量；D为虚拟发电机的阻尼系数；ω为极对数为1下的机械角速度，即电气角速度；P_m为输入的机械功率；P_e为输出的电磁功率；ω₀为电网的额定角速度；θ为虚拟发电机转子角位移；

所述输出的有功功率计算公式为：

式中，U为交流电网相电压幅值；E为虚拟同步机交流侧相电压幅值；X_s为虚拟同步机与交流电网之间的阻抗和；δ为U和E之间的夹角；

所述小信号模型的表达式为：