申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2023-08-23

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN116845925B

主分类号：H02J3/24

分类号：H02J3/24;H02J3/46;H02J3/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2023.10.24#实质审查的生效;2023.10.03#公开

摘要：本发明公开了一种利用VSG调节微网系统母线瞬时功率平衡的方法，属于微网系统控制技术领域。构建一管多机水轮发电机组弹性水击下的非线性模型，VSG五阶模型及风电一阶惯性模型，微网系统实际运行时的联合输出功率模型；将VSG引入微网系统参与输出功率补偿，建立在VSG下的水轮发电机组与风电机组构成的微网系统功率平衡方程及母线频率计算公式；采用母线瞬时功率平衡方法对VSG原有为0的有功和无功参考值Pref和Qref进行重新设置，根据微网母线参数变化计算得到VSG输出有功Pref和无功Qref的，将风电机组与水轮发电机组的输出功率变化实时反馈给VSG进行快速调节，这种方式能将系统所需直接通过母线上的平衡反馈给VSG，使其快速根据所需进行调节。

主权项：1.一种利用VSG调节微网系统母线瞬时功率平衡的方法，其特征在于包括如下步骤：S1.构建一管多机水轮发电机组弹性水击下的非线性模型，VSG五阶模型及风电一阶惯性模型，得到微网系统实际运行时的联合输出功率模型；S2.将VSG引入微网系统参与输出功率补偿，建立在VSG下的水轮发电机组与风电机组构成的微网系统功率平衡方程及母线频率计算公式；S3.采用母线瞬时功率平衡方法对VSG原有为0的有功和无功参考值Pref和Qref进行重新设置，根据孤网母线参数变化计算得到VSG输出有功Pref和无功Qref，将风电机组与水轮发电机组的输出功率变化实时反馈给VSG进行快速调节；所述步骤S1的具体步骤如下：S101.水轮发电机组一管多机弹性水击下的非线性模型如下： 第i台水电机组输出有功和无功功率为 其中，Xq∑＝Xq+Xl,X’d∑＝X’d+Xl,，x1i、x2i和x3i是第i个支管瞬态水力计算的状态变量；Zni是第i条支管水力冲击阻抗的归一化值，Tei是第i条支管的弹性时间常数；h0为水电站静压头的相对值；fPT是公共管道的水头损失系数；qT是公用管道的相对流量值；fpi是第i个支管的水头损失系数；qi是第i个分叉管道的流量；ΔhqiT为第i支管流量变化引起的普通压力钢管动态水头变化；Tyi是第i台机组主伺服电机的时间常数；ui是第i台机组调速器控制回路的输出控制信号；y0i是第i机组主伺服马达的初始位移值，yi为主接力器位移标幺值；yri为额定负荷时主接力器位移标幺值；Ati是第i台机组的涡轮增益系数；qnli是第i个机组的涡轮机空载流量的单位值；δi是转子q轴与第i台发电机x轴的电角度；ωBi是第i台电机转子的同步速度；ωi是第i个发电机角速度的相对值；Tji是第i台发电机组的惯性时间常数；pti是第i台发电机的机械功率；phi是第i台发电机的输出有功功率；Qhi是第i台发电机的输出无功功率；Di是第i个发电机的阻尼因数；E'qi是发电机的q轴瞬态电动势；Efi是励磁系统的输出励磁电压；Xl是线路等效电抗；Xq是q轴同步电抗；X'd为d轴瞬态电抗；Us是机端电压；Td0i是第i个发电机的励磁时间常数；S102.五阶VSG模型如下： VSG的有功和无功功率输出为 其中，δ是VSG转子q轴与发电机x轴的电角度；ω是VSG角速度的相对值；TJ为VSG的惯性时间常数；Pref为VSG有功参考值；Eq是VSG的q轴瞬态电动势；LBD为VSG发电机阻尼系数；bpB为VSG有功下垂系数；bQB为VSG无功下垂系数；ΔEq是VSG的q轴瞬态电动势差；Xl为VSG电抗；TE为VSG无功调节系数；KE为VSG无功参考系数；Qref为VSG无功参考值；Id为VSG的d轴电流；Iq为VSG的q轴电流；R为VSG虚拟电阻；E0为VSG空载内电势；S103.风电一阶惯性模型简化表示为： 式中：Pw为风电机的输出有功功率；P*w为有功功率参考值；τw为发电机等效时间常数；S104.微网系统实际运行时的联合输出功率模型表示为：PZ＝Pvsg+ph1+ph2+…+phi+PwQZ＝Qvsg+Qh1+Qh2+…+Qhi+Qw式中，PZ、QZ为微网系统实际运行时的联合有功和无功功率输出；Pvsg，Qvsg为VSG输出有功和无功功率；ph1、ph2、phi是一管多机水轮发电机组第1台、第2台、第i台发电机输出的有功功率；Qh1、Qh2、Qhi是一管多机水轮发电机组第1台、第2台、第i台发电机输出的无功功率；Pw，Qw为风电机组输出有功功率和无功功率。

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