CN108448640A - 一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统，所述方法包括根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。所述方法及系统通过搭建电路仿真模型及电压电流内环控制模型，调整控制参数，优化虚拟同步电机电压电流的跟随性能，进而完成同步发电机与使用场景的匹配。

Description

一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统
技术领域
本发明涉及电力控制技术领域，尤其涉及一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统。
背景技术
同步发电机是指转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流发电机，目前被广泛的应用于水力发电、火力发电以及柴油机发电等使用场景下；但随着科技的发展，使用场景越来越多，同步发电机的精度要求也就越来越高，传统的同步发电机因没有计算匹配使用场景，在某些使用场景下可能产生电流误差、功率不足甚至发生温度超标、振荡失步等问题，无法满足精度要求。
发明内容
为了解决背景技术存在的同步发电机无法匹配繁多的使用场景要求的问题，本发明提供了一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统，所述方法及系统通过在电力仿真软件中建立模型创建虚拟同步机，在同步发电机使用前，根据仿真结果及使用场景需求调节控制参数，进而完成同步发电机与使用场景的匹配；所述方法及系统通过搭建电路仿真模型及电压电流内环控制模型，调整控制参数，优化虚拟同步电机电压电流的跟随性能，所述一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统包括：
根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。
进一步的，所述有功控制模型依据下式创建：
其中，所述Dp为有功频率下垂控制系数，ωgrid *为电网角速度标幺值，所述ωref *为角速度参考值的标幺值，所述Pe *为电磁功率的标幺值；所述Pref *为所述功率参考值的标幺值；所述H为虚拟惯性时间常数；所述s为拉普拉斯变换下的复变量；所述ω*为电路仿真模型的角速度标幺值；
进一步的，若所述电路仿真模型接入强电网或大电网时，在所述有功控制模型中增加调节系数为Kd的阻尼调节进行一次调频，以保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
若所述电路仿真模型接入微电网、弱电网或孤岛运行时，在所述有功控制模型一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器，当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
进一步的，所述无功控制模型依据下式创建：
其中，E为电路仿真模型的输出电压；Eref为电路仿真模型的输出电压参考设定值；Dq为无功功率下垂控制系数；Qe为电路仿真模型的无功功率；Qref为无功功率的参考值；Kp、Ki以及Td为PI控制器的设定参数；KE为电压反馈系数；U为输出电压幅值的参考值；
进一步的，所述无功电路控制模型用于根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择，所述电路仿真模型应用在微电网中时，使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功控制模型的创建；
进一步的，所述内环控制模型依据下式创建：
其中，L为电路仿真模型的滤波电感；R为电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻；uabc为滤波电容电压；eabc为三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压；labc为滤波电感电流与滤波电容电流的差值；
进一步的，所述电路仿真模型的电网频率为50Hz；所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性；
进一步的，所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％；
进一步的，所述电路仿真模型建立在三相静止坐标系下或DQ坐标系下。
所述一种虚拟同步机的控制电路仿真系统包括：
电路仿真模型创建单元，所述电路仿真模型创建单元用于根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
仿真试验单元，所述仿真试验单元用于对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
所述仿真试验单元用于根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。
进一步的，所述有功控制模型从电路仿真模型中获得有功频率下垂控制系数Dp、电网角速度标幺值ωgrid *、角速度参考值的标幺值ωref *、电磁功率的标幺值Pe *、功率参考值的标幺值Pref *、虚拟惯性时间常数H、电路仿真模型的角速度标幺值ω*；所述有功频率控制模型依据如下控制式进行创建：
进一步的，所述电路仿真模型创建单元用于在所述有功控制模型中增加一次调频的调节系数为Kd的阻尼调节，以保证电路仿真模型接入强电网或大电网时，所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
所述电路仿真模型创建单元用于在所述有功控制模型的一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器；当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
进一步的，所述无功控制模型从电路仿真模型中获得电路仿真模型的输出电压E、电路仿真模型的输出电压参考设定值Eref、无功功率下垂控制系数Dq、电路仿真模型的无功功率Qe、无功功率的参考值Qref、电压反馈系数KE、输出电压幅值的参考值U、PI控制器的设定参数Kp、Ki以及Td；所述无功控制模型依据如下控制式进行创建：
进一步的，所述仿真试验单元包括控制选择模块，所述控制选择模块用于使仿真试验单元根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择；所述电路仿真模型应用在微电网中时，所述仿真试验单元使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功电压控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，所述仿真试验单元使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功电压控制模型的创建；
进一步的，所述电路仿真模型的电路参数包括电路仿真模型的滤波电感L、电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻R、滤波电容电压uabc、三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压eabc以及滤波电感电流与滤波电
容电流的差值labc；所述电压电流内环控制模型依据上述参数及下式完成模型创建：
进一步的，所述仿真试验单元使用50Hz的电网频率，所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；所述电路仿真模型控制单元通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性；
进一步的，所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％；
进一步的，所述电路仿真模型创建单元在三相静止坐标系下或DQ坐标系下建立所述电路仿真模型。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统，所述方法及系统通过在电力仿真软件中建立模型创建虚拟同步机，在同步发电机使用前，根据仿真结果及使用场景需求调节控制参数，进而完成同步发电机与使用场景的匹配；所述方法及系统通过搭建电路仿真模型及电压电流内环控制模型，调整控制参数，优化虚拟同步电机电压电流的跟随性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明具体实施方式的一种虚拟同步机的控制电路仿真方法的流程图；
图2为本发明具体实施方式的电路仿真模型示意图；
图3为本发明具体实施方式的有功控制模型示意图；
图4为本发明具体实施方式的无功控制模型示意图；
图5为本发明具体实施方式的一种虚拟同步机的控制电路仿真系统的结构图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明具体实施方式的一种虚拟同步机的控制电路仿真方法的流程图，所述方法通过搭建电路仿真模型及电压电流内环控制模型，调整控制参数，优化虚拟同步电机电压电流的跟随性能，所述一种虚拟同步机的控制电路仿真方法及系统包括：
步骤110，根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；
进一步的，所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
以本实施例为例，所述电路仿真模型的示意图如图2所示；在图2所示的电路中，Ud为等效的直流电压源，即为整个变流器系统的储能部分提供直流电压；I1～I6是桥式逆变器中的六个IGBT开关；R、L、C分别是虚拟同步机的滤波电感阻抗、滤波电容；labc、loabc、lcabc分别是滤波电感的三相电流、流向公共母线的三相电流以及滤波电容三相电流；uoabc是三相滤波电容的输出电压，即电路仿真模型的输出电压，也是公共电网三相电压；所述电路仿真模创建：
其中，所述Dp为有功频率下垂控制系数，ωgrid *为电网角速度标幺值，所述ωref *为角速度参考值的标幺值，所述Pe为电磁功率的标幺值；所述Pref *为所述功率参考值的标幺值；所述H为虚拟惯性时间常数；所述s为拉普拉斯变换下的复变量；所述ω*为电路仿真模型的角速度标幺值；
进一步的，若所述电路仿真模型接入强电网或大电网时，在所述有功控制模型中增加调节系数为Kd的阻尼调节进行一次调频，以保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
若所述电路仿真模型接入微电网、弱电网或孤岛运行时，在所述有功控制模型一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器，当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
进一步的，如图4所示，所述无功控制模型依据下式创建：
其中，E为电路仿真模型的输出电压；Eref为电路仿真模型的输出电压参考设定值；Dq为无功功率下垂控制系数；Qe为电路仿真模型的无功功率；Qref为无功功率的参考值；Kp、Ki以及Td为PI控制器的设定参数；KE为电压反馈系数；U为输出电压幅值的参考值；
进一步的，所述无功电路控制模型用于根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择，所述电路仿真模型应用在微电网中时，使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功控制模型的创建；
进一步的，所述内环控制模型依据下式创建：
其中，L为电路仿真模型的滤波电感；R为电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻；uabc为滤波电容电压；eabc为三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压；iabc为滤波电感电流与滤波电容电流的差值；
步骤120，对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；
进一步的，所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
进一步的，所述电路仿真模型的电网频率为50Hz；所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性；
以本实施例为例，在PSCAD中搭建两个电路仿真模型用于仿真双机并联的运行状态，对两组仿真进行瞬时升降频实验；
首先对包含所述有功控制模型的所述电路仿真模型的电网频率在某一时刻瞬时降低0.2Hz，即变为49.8Hz；所述电路仿真模型仿真的实际虚拟同步机由于其转子是机械转动的，因此具有一定的旋转惯性，其频率在收到干扰时不会发生突变，而是需要一定的变化时间，体现在有功功率的输出上就是虚拟同步机会在频率发生变化的时刻多输出一些有功功率来支持频率，时间的长短由虚拟同步机的惯性时间常数决定，成正相关。在验证电路仿真模型的虚拟惯性特性所设计的实验是，使电路仿真模型运行15s，在t＝7s时，使电网频率下降到49.8Hz，设置两台电路仿真模型工作在相同的有功下垂系数之下，不同的虚拟惯性时间常数之下，观察有功功率的变化是否可以体现出类似虚拟同步机的旋转惯性，以及两台电路仿真模型表现出的特性的差别；
对包含所述有功控制模型的所述电路仿真模型的电网频率在某一时刻瞬时升高0.2Hz，即变为50.2Hz；该步骤与上相同，仅频率变化方向相反；使电路仿真模型运行15s，在t＝7s时，使电网频率上升到50.2Hz；电路仿真模型运行15s，在t＝7s时，使电网频率上升到50.2Hz，两台电路仿真模型工作在相同的有功下垂系数之下，虚拟惯性时间常数分别为H＝0.5s、2.5s。虚拟惯性时间常数越大的电路仿真模型在频率发生突变时有功功率产生的响应时间就越长，能够多减少输出一些有功功率来抵制这种变化趋势，因此可以根据各机不同的容量来选择参数H的值来分担负荷；但是，惯性时间常数越大，并网后的震荡也就越严重，时间越长。因此惯性时间常数也不是越大越好。
进一步的，所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％；
以本实施例为例，基于在PSCAD中搭建的双机并联电路仿真模型进行并网仿真验证。共进行两组仿真实验，步骤如下：
电网发生三相接地短路出现电压暂降电路仿真模型并网运行稳定之后，在t＝0.5s使得电网侧出现短路阻抗与电网阻抗比为1:1的电压暂降，下降百分之五十，持续0.08s，观察电压暂降后电路仿真模型的响应效果。本实施例中，当发生电压暂降的时候，电路仿真模型经过设计好的控制算法，可以在电压暂降期间多输出一部分无功功率以支持电压。
进一步的，以本实施例为例，所述额定功率跟随试验的实施步骤为：在t＝0s时刻将所述电路仿真模型并入电网；在t＝1s时刻给定无功功率参考值值Qref＝7kVar，观察无功功率的跟随性能；在t＝4s时刻给定有功功率值Pref＝11kW，观察有功功率跟随的性能；在t＝3s时刻加大无功功率参考值至15kVar；在t＝5s时刻加大有功功率参考值至18kW；
对于虚拟惯性时间常数较高的虚拟同步机，有功功率的响应速度较快也较为准确，可以准确跟踪并稳定运行；
无功功率的控制在所述无功电压控制模型的控制方式下，在响应时间在1s左右，且误差较小，跟随精度也比较高，总体性能良好；进一步的，若使用解耦的控制算法可使曲线变得更为光滑。
步骤130，根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求；
进一步的，所述电路仿真模型建立在三相静止坐标系下或DQ坐标系下。
图5为本发明具体实施方式的一种虚拟同步机的控制电路仿真系统的结构图；如图5所示，所述系统包括：
电路仿真模型创建单元501，所述电路仿真模型创建单元501用于根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
仿真试验单元502，所述仿真试验单元502用于对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
所述仿真试验单元502用于根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。
进一步的，所述有功控制模型从电路仿真模型中获得有功频率下垂控制系数Dp、电网角速度标幺值ωgrid *、角速度参考值的标幺值ωref *、电磁功率的标幺值Pe *、功率参考值的标幺值Pref *、虚拟惯性时间常数H、电路仿真模型的角速度标幺值ω*；所述有功频率控制模型依据如下控制式进行创建：
进一步的，所述电路仿真模型创建单元501用于在所述有功控制模型中增加一次调频的调节系数为Kd的阻尼调节，以保证电路仿真模型接入强电网或大电网时，所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
所述电路仿真模型创建单元501用于在所述有功控制模型的一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器；当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
进一步的，所述无功控制模型从电路仿真模型中获得电路仿真模型的输出电压E、电路仿真模型的输出电压参考设定值Eref、无功功率下垂控制系数Dq、电路仿真模型的无功功率Qe、无功功率的参考值Qref、电压反馈系数KE、输出电压幅值的参考值U、PI控制器的设定参数Kp、Ki以及Td；所述无功控制模型依据如下控制式进行创建：
进一步的，所述仿真试验单元502包括控制选择模块，所述控制选择模块用于使仿真试验单元502根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择；所述电路仿真模型应用在微电网中时，所述仿真试验单元502使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功电压控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，所述仿真试验单元502使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功电压控制模型的创建；
进一步的，所述电路仿真模型的电路参数包括电路仿真模型的滤波电感L、电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻R、滤波电容电压uabc、三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压eabc以及滤波电感电流与滤波电容电流的差值labc；所述电压电流内环控制模型依据上述参数及下式完成模型创建：
进一步的，所述仿真试验单元502使用50Hz的电网频率，所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；所述电路仿真模型控制单元通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性；
进一步的，所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％；
进一步的，所述电路仿真模型创建单元501在三相静止坐标系下或DQ坐标系下建立所述电路仿真模型。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (18)

1.一种分布式虚拟同步机的控制电路仿真方法，所述方法包括：
根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有功控制模型依据下式创建：
其中，所述Dp为有功频率下垂控制系数，ωgrid *为电网角速度标幺值，所述ωref *为角速度参考值的标幺值，所述Pe *为电磁功率的标幺值；所述Pref *为所述功率参考值的标幺值；所述H为虚拟惯性时间常数；所述s为拉普拉斯变换下的复变量；所述ω*为电路仿真模型的角速度标幺值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若所述电路仿真模型接入强电网或大电网时，在所述有功控制模型中增加调节系数为Kd的阻尼调节进行一次调频，以保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
若所述电路仿真模型接入微电网、弱电网或孤岛运行时，在所述有功控制模型一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器，当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无功控制模型依据下式创建：
其中，E为电路仿真模型的输出电压；Eref为电路仿真模型的输出电压参考设定值；Dq为无功功率下垂控制系数；Qe为电路仿真模型的无功功率；Qref为无功功率的参考值；Kp、Ki以及Td为PI控制器的设定参数；KE为电压反馈系数；U为输出电压幅值的参考值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述无功电路控制模型用于根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择，所述电路仿真模型应用在微电网中时，使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功控制模型的创建。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述内环控制模型依据下式创建：
其中，L为电路仿真模型的滤波电感；R为电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻；uabc为滤波电容电压；eabc为三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压；iabc为滤波电感电流与滤波电容电流的差值。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述电路仿真模型的电网频率为50Hz；所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电路仿真模型建立在三相静止坐标系下或DQ坐标系下。
10.一种虚拟同步机的控制电路仿真系统，所述系统包括：
电路仿真模型创建单元，所述电路仿真模型创建单元用于根据多个虚拟同步机的参数在电力仿真软件中创建多个电路仿真模型；所述电路仿真模型包括逆变电路模型、滤波电路模型以及电路控制模型，所述电抗控制模型包括有功控制模型、无功控制模型以及内环控制模型；
仿真试验单元，所述仿真试验单元用于对所述多个电路仿真模型进行仿真试验；所述仿真试验包括升降频试验、电压暂降试验以及额定功率跟随试验；
所述仿真试验单元用于根据试验结果调整各个虚拟同步机的控制参数以满足电网需求。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述有功控制模型从电路仿真模型中获得有功频率下垂控制系数Dp、电网角速度标幺值ωgrid *、角速度参考值的标幺值ωref *、电磁功率的标幺值Pe *、功率参考值的标幺值Pref *、虚拟惯性时间常数H、电路仿真模型的角速度标幺值ω*；所述有功频率控制模型依据如下控制式进行创建：
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述电路仿真模型创建单元用于在所述有功控制模型中增加一次调频的调节系数为Kd的阻尼调节，以保证电路仿真模型接入强电网或大电网时，所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率一致；
所述电路仿真模型创建单元用于在所述有功控制模型的一次调频的下垂控制系数乘法器旁并联由开关接入的积分器；当接入所述微电网、弱电网或孤岛运行时闭合开关，利用二次调频保证所述电路仿真模型的频率与所接入电网的频率稳定一致。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述无功控制模型从电路仿真模型中获得电路仿真模型的输出电压E、电路仿真模型的输出电压参考设定值Eref、无功功率下垂控制系数Dq、电路仿真模型的无功功率Qe、无功功率的参考值Qref、电压反馈系数KE、输出电压幅值的参考值U、PI控制器的设定参数Kp、Ki以及Td；所述无功控制模型依据如下控制式进行创建：
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：所述仿真试验单元包括控制选择模块，所述控制选择模块用于使仿真试验单元根据电路仿真模型所接入的电网类型进行控制选择；所述电路仿真模型应用在微电网中时，所述仿真试验单元使用下垂控制而屏蔽PI控制进行无功电压控制模型的创建；在大电网中时，为保证无功功率的跟随性能，所述仿真试验单元使用PI控制而屏蔽下垂控制进行无功电压控制模型的创建。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述电路仿真模型的电路参数包括电路仿真模型的滤波电感L、电路仿真模型的滤波电感及其他功率组件的等效电阻R、滤波电容电压uabc、三相桥式逆变电路桥臂中点的输出电压eabc以及滤波电感电流与滤波电容电流的差值iabc；所述电压电流内环控制模型依据上述参数及下式完成模型创建：
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述仿真试验单元使用50Hz的电网频率，所述升降频试验瞬时升降频为瞬时升频0.2Hz或瞬时降频0.2Hz；所述电路仿真模型控制单元通过所述虚拟惯性时间常数H调节所述虚拟惯量；通过所述有功频率下垂控制系数调节所述一次调频特性。
17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述电压暂降试验通过对三相接地短路实现电压暂降，即在电网侧实现在一定时间t内短路阻抗与电网阻抗的阻抗比为1比1，使电压暂降50％。
18.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述电路仿真模型创建单元在三相静止坐标系下或DQ坐标系下建立所述电路仿真模型。
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