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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于电力系统稳定与控制领域，涉及一种基于储能VSG抑制电力系统振荡的控制方法。步骤为：检测储能VSG系统虚拟角频率与电网基准角频率做差，通过基于带通滤波的附加阻尼控制器得到阻尼功率信号；根据新型电力系统低频振荡特征，设计带通滤波器参数；将附加阻尼控制器输出的阻尼功率信号引入到储能VSG系统的有功控制环路，构建储能VSG系统接入单机无穷大系统模型；基于线性化分析，推导出储能VSG系统为单机无穷大系统提供的阻尼转矩；运用阻尼转矩法分析附加阻尼控制器的主要参数。本发明针对低频振荡的特征构建基于带通滤波器的附加阻尼控制，增大低频振荡过程中的阻尼从而抑制电力系统低频振荡。

主权项：1.一种基于储能VSG抑制电力系统振荡的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.检测储能VSG系统虚拟角频率与电网基准角频率，二者做差形成附加阻尼控制器的输入信号，通过基于带通滤波的附加阻尼控制器得到阻尼功率输出信号；步骤2.根据电力系统低频振荡特征，设计带通滤波器参数；步骤3.将附加阻尼控制器输出的阻尼功率信号引入到储能VSG系统的有功控制环路，构建储能VSG系统接入单机无穷大系统模型；步骤4.基于线性化分析，构建储能VSG系统接入的单机无穷大系统小信号模型，得出含附加阻尼控制器接入的储能VSG系统为单机无穷大系统提供电磁转矩的Phillips-Heffron模型，进一步推导出储能VSG系统为单机无穷大系统提供的阻尼转矩；步骤5.运用阻尼转矩法分析并设计附加阻尼控制器的主要参数，保证含附加阻尼控制器的储能VSG对系统提供正阻尼转矩，使得附加阻尼控制器能够有效的抑制低频振荡；进一步的，步骤1中，附加阻尼控制器中，输出阻尼功率信号与输入角频率的关系式如下： 式中，H0为滤波器增益，定义H0＝HQ，H为通带增益相对；Q为品质因数，代表滤波器的选择性；s为拉普拉斯变换所用的复变量；Pd为附加阻尼控制器输出阻尼功率信号，Kd为附加阻尼控制器的增益系数；带通滤波器中ωn为带通滤波器的中心频率，在该频率处的信号通过带通滤波的相位滞后角度为零；ωv为储能VSG系统虚拟转子角频率，ω0为电网基准角频率；进一步的，步骤2中，带通滤波器参数包括中心振荡频率和品质因数：电力系统中低频振荡频率区间为0.1Hz-2.5Hz，因此中心频率ωn的选取区间为0.1Hz-2.5Hz；品质因数Q的表达式如下： 其中，f1为下限截止频率，f2为上限截止频率，fn为中心频率；低于下限截止频率和高于上限截止频率的振荡信号通过带通滤波器会被滤除；因此品质因数Q的选取区间为0.05-1；进一步的，步骤3中，储能VSG系统接入单机无穷大系统模型包括储能VSG系统数学模型、同步发电机数学模型以及输出功率表达式；含附加阻尼控制器的储能VSG系统数学模型如下： 式中，t为时间；Pref为储能VSG系统输出有功功率给定值，Pv为储能VSG系统输出有功电磁功率，δv为储能VSG系统输出功角，ωv为储能VSG系统虚拟转子角频率，ω0为电网基准角频率，Jv和Dv分别为储能VSG系统的虚拟转动惯量与虚拟阻尼系数，Kp为储能VSG系统的有功一次调频下垂系数；同步发电机数学模型如下： 式中，Pmt为同步发电机机械功率，Pt为同步发电机输出有功功率，δt为同步发电机功角，ωt为同步发电机转子角频率，ω0为电网基准角频率J、Dt为同步发电机的转动惯量与阻尼系数；同步发电机与储能VSG系统输出有功功率表达式如下： 式中，UB为并网点电压；θB为并网点的相角；Xiji,j＝t,v,B为电路中节点i到节点j的阻抗；Ut、Uv为同步发电机、储能VSG系统端电压；进一步的，步骤4中，将不含附加阻尼控制器的储能VSG系统接入步骤3获得的单机无穷大模型在稳态运行点进行线性化后得出，储能VSG系统接入的单机无穷大系统的小信号模型如下： 附加阻尼控制器的输入与输出的小信号模型如下： 式中，s为拉普拉斯变换所用的复变量；储能VSG系统为单机无穷大系统提供的电磁转矩如下，即Phillips-Heffron模型： 式中，ΔT为不含附加阻尼控制器的储能VSG系统为同步发电机提供的电磁转矩，TdΔωt是与转子角速度保持正比的力矩；其中，K2、K3、K4与储能VSG系统接入单机无穷大系统参数相关，表达式如下： 附加阻尼控制器为单机无穷大系统提供的电磁转矩如下： 式中，ΔTp为附加阻尼控制器为同步发电机提供的电磁转矩，TpdΔωt是与转子角速度保持正比的力矩；含附加阻尼控制器的储能VSG系统为单机无穷大系统提供的阻尼转矩T如下：T＝Td+Tpd式中，Td为不含附加阻尼控制器的储能VSG系统为同步发电机所提供的阻尼转矩，Tpd为附加阻尼控制器为同步发电机所提供的阻尼转矩；其中，Td与Tpd的表达式由小信号模型推导出，具体如下： 进一步的，步骤5中，令含附加阻尼控制器的储能VSG系统为同步发电机提供正阻尼转矩，即Td+Tpd大于零；增益系数Kd的取值下限为：

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