[发明专利]一种匹配储能余量的惯量在线整定方法

摘要

一种匹配储能余量的惯量在线整定方法，属于惯量匹配技术领域。根据虚拟同步机转子运动方程和虚拟同步机输出有功功率表达式求得电网频率与输出有功功率之间的小信号模型，得到在电网频率变化时虚拟同步机输出有功功率波形与横轴围成的面积，即储能需配置的能量。并由此提出了匹配虚拟同步机储能余量与惯量在线整定方法。实现了储能余量与惯量间的优化配置，为虚拟同步机技术的应用和发展提供重要的依据。

主权项

1.一种匹配储能余量的惯量在线整定方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：虚拟同步机的转子运动方程写作其中Pm为机械功率；Pe为电磁功率；H为惯性时间常数；D为虚拟阻尼因子；ω为虚拟转子角频率；δ为VSM功角；ωg为负载所在母线频率；ω0为额定转子角频率；VSM的极对数为1；*表示标幺值；步骤2：对步骤1求小信号模型步骤3：对步骤2求拉普拉斯变换步骤4：根据基本的电路定律求解VSM的输出电流其中E为VSM的电势,U为VSM的机端电压；步骤5：求解VSM输出的视在功率一一对应可求得VSM输出有功功率和无功功率的表达式*表示复数运算，P为VSM输出的有功功率，Q为VSM输出的无功功率；步骤6：求解滤波电路的阻抗Z和阻抗角αα＝tan‑1(ωL/R)步骤7：由步骤5中的表达式得Pe小信号模型由于功角的变化量很小，即Δδ趋向于0，cosΔδ趋向于1，sinΔδ趋向于Δδ，上式化简为步骤8：对步骤7中所得表达式拉普拉斯变换令SE＝EUsin(α‑δ)/(ZSn)步骤9：当P＝Pref，Q＝Qref时，其中Pref、Qref分别为VSM输出有功功率的参考值、输出无功功率的参考值，由步骤5中表达式求得此时对应的VSM电势Es和VSM的功角δs步骤10：将步骤9中所得表达式代入步骤8中SE的表达式得步骤11：由步骤3、8得步骤12：当VSM输出功率在频率发生阶跃时，根据步骤11中的传递函数，求得此时输出功率变化量步骤13：令步骤12中表达式的分母为零，求得两个极点根据D²与8Hω₀S_E的大小关系，极点分为以下三种情况：D²小于8Hω₀S_E时，有两个实部为负的共轭复数根；D²大于8Hω₀S_E时，有两个不相等的负实数根；D²等于8Hω₀S_E时，有两个相等的负实数根；步骤14：当步骤12中表达式有两个实部为负的共轭复极点时，对步骤12中表达式拉普拉斯反变换步骤15：令步骤14中的表达式等于零可得，当At/(4H)＝π时，是步骤12中表达式经历从原点出发后的第一个零点，此时时间为t＝4Hπ/A，对步骤14中表达式在时间[0,4Hπ/A]范围内积分得步骤16：当步骤12中表达式有两个不相等的负实数极点时，对步骤12中表达式拉普拉斯反变换步骤17：由于该种情形下，除原点外步骤16中的表达式无其他零点，故其积分时间为无穷大，为简化结果这里将积分时间设定为t＝10H，对步骤16中表达式在[0,10H]范围内积分得步骤18：当步骤12中表达式有两个相等的负实数根时，对步骤12中表达式拉普拉斯反变换步骤19：由于该种情形下，除原点外步骤18中的表达式无其他零点，故其积分时间为无穷大，由此可得积分结果为由步骤15、步骤17、步骤19所述，所得储能余量与惯量的数学表达式，得匹配储能余量的惯量整定方法。