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龙图腾网获悉东北大学;北京理工大学申请的专利一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119419856B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510027856.6，技术领域涉及：H02J3/24；该发明授权一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法是由王睿;李明佳;孙秋野设计研发完成，并于2025-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法在说明书摘要公布了：一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法，包括：建立基于不同时间尺度的区域电热耦合能源系统的电能和热能动态响应耦合时间尺度模型；基于电能和热能动态响应耦合时间尺度模型的虚拟异步机控制方法，对电能侧得实时功率平衡控制，改善直流侧电力需求变化时的频率动态响应；基于对温度变化的惯性系数进行判断，对热能侧的温度响应进行调整，实现电热能源系统实时控制。本发明方法的使用大惯性热量和快速响应速度电力的虚拟异步机控制能实现实时功率平衡，具有适应负载功率变化和抑制频率振荡的优点。

本发明授权一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于虚拟异步机的电热能源系统实时控制方法，其特征在于，包括： 建立基于不同时间尺度的区域电热耦合能源系统的电能和热能动态响应耦合时间尺度模型； 基于电能和热能动态响应耦合时间尺度模型的虚拟异步机控制方法，对电能侧得实时功率平衡控制，改善直流侧电力需求变化时的频率动态响应； 所述基于电能和热能动态响应耦合时间尺度模型的虚拟异步机控制方法过程如下： 基于异步电机三相电流abc，通过park变换得到dq轴电流； 进而通过dq轴下电流分别计算电磁转矩和角速度补偿量； 再通过对虚拟异步机转换器输出、交流侧实时输入功率及虚拟转子转速补偿量进行计算得到机械转矩； 电磁转矩和机械转矩经过相减运算后，再通过自适应惯性环节计算虚拟转子角速度补偿量，进而计算得到同步转速用于调节机械转矩，同时经过相减计算得到微电网额定角速度，进而通过积分环节得到异步电机的电角度； 基于建筑物内实时温度，采用温度变化的惯性系数，对热能侧的温度响应进行调整，实现电热能源系统实时控制； 所述虚拟转子角速度补偿量的表达式如下： 其中：J代表电热能源系统的温度变化的惯性系数，D代表摩擦阻尼系数，TL是转子机械转矩，电磁转矩； 所述基于电能和热能动态响应耦合时间尺度模型的虚拟异步机控制方法，对电能侧得实时功率平衡控制，改善交流侧电力需求变化时的频率动态响应的过程如下： 通过采集交流侧的电压和电流信号，实时计算交流侧的输入功率； 功率信号通过功率外环和电流内环控制，分别生成d轴和q轴上的交流电动势参考值和， 交流电动势参考值和，再通过帕克变换得到异步电机abc参考系下的交流电动势参考值； 异步电机abc参考系下的交流电动势参考值经PWM调制生成整流器的开关管触发信号，实现对虚拟异步机转换器的控制，进而实现对电能侧得实时功率平衡控制，改善交流侧电力需求变化时的频率动态响应； 所述虚拟异步机小信号建模方式对实时控制方法进行稳定性验证的过程如下： 虚拟异步机的小信号方程如下： 此处： ，，， ， ，， ， ，，， ， ，， 式中，、、、为dq轴下定子电流和电压变化量，和分别为d轴和q轴下定子电流的稳态值，为描述定子电流变化量与额定角速度变化量之间的关系矩阵，为描述定子电流变化量的关系矩阵；为描述定子电流变化量与转子d轴磁通变化量及定子电流变化量转子角速度变化量之间的关系矩阵；为描述定子电流变化量与定子电压变化量之间的关系矩阵；为描述定子电流变化量与定子电压变化量之间的关系矩阵；为描述转子d轴磁通变化量与定子电流变化量之间的关系矩阵；为描述转子d轴磁通变化量的关系矩阵；为描述转子角速度变化量与额定角速度变化量之间的关系矩阵；为描述转子角速度变化量与定子电流变化量之间的关系矩阵；为描述转子角速度变化量与转子d轴磁通变化量之间的关系矩阵；为描述转子角速度变化量的关系矩阵； 矩阵由额定工作点下的定子q轴电流和定子d轴电流组成，矩阵中的为额定工作点下的转速，和分别为定子和转子电阻，、和分别为转子漏感、定子漏感和磁化电感，类似地，矩阵也由系统结构参数与额定工作点下的角速度经过运算构成，矩阵中的为额定工作点下的转子d轴磁通量，，为惯性系数，为有功比例系数，为阻尼系数； 与逆变器输出电压幅度之间的小信号方程表示如下： 此处： ，， 式中，为定子电压变化量，为定子电压变化量相对于逆变器电压变化量的关系矩阵；为定子电压变化量相对于相位角变化量的关系矩阵、分别为第m个逆变器的功角和电压的稳态值，diag表示该矩阵为对角矩阵； 忽略能量损耗，根据交直流集成电路两侧的功率平衡，有: 、、、分别为定子d轴电压、定子q轴电压、定子d轴电流、定子q轴电流；、为直流侧电压和电流；为直流侧电容值，为直流侧电压的时间变化率，为直流侧的输出电流； 那么，直流侧电压的变化量的小信号模型写成： 此处： ，，， 式中，表示直流侧电压变化量，、、、分别表示直流侧电压变化量相对于定子电流变化量、定子电压变化量、其自身及直流侧输出电流变化量的关系矩阵，和分别为定子电压在d轴和q轴下的稳态值，C为直流侧电容值，、分别为直流侧电压和输出电流的稳态值，和分别为定子电流在d轴和q轴下的稳态值； 电锅炉被模拟为一个固定电阻，随负载条件变化而变化，描述如下： 因此，电锅炉的小信号状态空间为： 此处： 式中，为反映直流侧电压变化量与直流侧输出电流关系的导纳矩阵； 虚拟异步机转换器的小信号状态空间方程表示如下： 式中，为互联转换器的状态变量，为其对时间的导数，为交流侧的状态变量与互联转换器的状态变量之间的关系矩阵；为反映互联变换器的状态变量之间关系的关系矩阵； 此处： ， ， ； 式中，为功角变化量，为角速度变化量，为电压变化量，，分别为交流侧的线路和负载电流变化量，为选择矩阵； 完整的交流侧小信号模型写成： 式中，为反映交流测状态变量之间关系的关系矩阵，为互联转换器状态变量与交流侧状态变量之间的关系矩阵； 此处： ， ， ，， 式中，为M×M大小的单位矩阵，为M×1大小的所有元素均为1的列向量，M为逆变器个数，为角速度变化量与逆变器dq轴电流变化量之间的关系矩阵，为逆变器电压变化量与逆变器dq轴电流变化量之间的关系矩阵，为逆变器角速度变化量与逆变器电压变化量之间的关系矩阵，为逆变器电压变化量自身关系的关系矩阵，为第m个逆变器的电压稳态工作点，，分别为第m个逆变器的有功和无功下垂系数，为逆变器角速度，为多台逆变器的功角关系矩阵，由单台逆变器的功角关系矩阵对角化组成，由和决定，为第m个逆变器功角稳态值，为直流区段的线路入射矩阵，在每一行中与线路输入或输出相对应的列元素为1或1，其他元素为0； ，， ，， ， 式中，被用来反映逆变器dq轴下的输出电流与功角的关系，由矩阵对角化组成，由单台逆变器的、和及决定，其分别为第m个逆变器d轴和q轴下的输出电流的稳态值及功角的正弦及余弦值，矩阵被用来反映角速度关系，其为对角阵，且矩阵对角均为； 最后，综合上述公式，得出区域电热一体化系统的小信号模型， 小信号模型表示如下： 此处,为组合而成的，反映系统全部关系的系统整体矩阵，为系统的全部状态变量； 此处有： ，， 由交流侧状态变量和互联转换器状态变量组成,由反映交流侧关系的关系矩阵、反映互联转换器关系的关系矩阵、反映交流侧和互联转换器侧耦合关系的和组合形成。

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