CN112202211A - 一种基于模态分析法的多vsg并网功频振荡评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机(VSG)并网功频振荡评估方法，以VSG有功控制环路和无功控制环路解耦为基础，采用类比法构建了有功控制环路的等效二端网络；计及电网阻抗的影响，构建了多VSG并网系统的机械导纳模型；根据机械导纳模型建立系统的回路阻抗矩阵，利用模态分析法求解系统的模态导纳频谱，确定功频振荡的发生频率；最后评估系统中各VSG的灵敏度。本发明无需建立复杂的高阶传递函数即可确定系统的振荡频率，计算量小，并且能够提供系统的振荡影响范围以及系统各元件对振荡的参与度等信息，可为解决当前高渗透率新能源并网工程应用中出现的功频振荡问题提供重要的方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统低频振荡技术领域，具体涉及一种基于模态分析法的多VSG并网功频振荡评估方法。
背景技术
近年来，随着光伏、风电等分布式电源在电网中渗透率逐步提高，传统同步发电机(SG)等旋转部件的比例逐渐降低，导致电网中严重缺乏惯量和阻尼，不利于电力系统的安全、稳定运行。虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator，VSG)凭借其可为新能源并网提供必要的转动惯量、阻尼以及频率和电压调节支撑等诸多优点成为当前的研究热点。然而，当越来越多的电力电子设备接入电网时，出现了区别于传统旋转振荡的电力电子化新型振荡风险。
针对多逆变器接入交流系统出现的新型振荡稳定性问题，目前研究中所采用的基于阻抗分析的小信号建模方法，根据控制时间尺度不同，可分为以下两种：一种是基于电压与电流间的传递函数构建阻抗模型，其被广泛应用在新能源并网稳定性分析、谐波谐振分析和次同步振荡分析等领域；另一种是基于功频控制环路的传递函数构建机械导纳模型。目前，针对多逆变器接入引起的谐波谐振问题的研究相对较为充分，而功频振荡问题的研究则相对较少。通常在确定系统振荡频率时需要构建高阶传递函数，存在计算量大，且不能提供系统各元件对功率振荡的参与程度等信息的缺点。同时，还未有文献涉及除频域分析法以外的其它方法。为解决上述问题，本发明提出一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机(VSG)并网功频振荡评估方法，具体步骤如下：
步骤S1:采用类比法构建虚拟同步发电机(VSG)有功-频率控制环路的等效二端网络；
步骤S2:计及电网阻抗的影响，构建多VSG并网系统的机械导纳模型；
步骤S3:以所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型为基础建立系统的回路阻抗矩阵：采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解；采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性；计算待考察系统振荡频率范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱；
步骤S4:评估系统不同元件在各振荡模态下的电气参数灵敏度。
进一步，所述步骤S1中，第一机械导纳Ya相当于由一个电容与一个电阻并联构成，Ya＝Jωss+Dωs；第二机械导纳Yb相当于由一个电感构成，
其中ωs为系统参考角频率，KP＝EUPCC/Z为同步系数，E为VSG输出电压值，UPCC为公共连接点(point of commoncoupling，PCC)的电压初始值，Z为VSG传输阻抗(输出阻抗与线路阻抗Zline之和)，J为VSG转动惯量，D为阻尼/下垂系数。
更进一步，所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型相当于由n个电容与电阻并联与电感串联形式的二端网络并联后，再与电感串联构成，其电网阻抗的机械导纳Yg(s)＝Kg/s，Kg＝UgUPCCcosδg0/Xg；其中，Ug为电网电压的初始值，δg0为电网电压和PCC点电压的初始相角差，Xg为电网电抗。
进一步，所述步骤3中建立的回路阻抗矩阵为ZI＝E，其中，Z为回路阻抗矩阵，I为回路电流矩阵，E为回路电压矩阵。
更进一步，所述步骤3中采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解，具体为：Z＝LΛT，得到特征值矩阵Λ、左特征向量矩阵L、右特征向量矩阵T，且有L＝T—1；其中，L＝[l1,…,lk,…]，lk表示左特征向量矩阵L的第k列元素，T＝[t1,…,tk,…]T，tk是右特征向量矩阵T的第k行元素，Λ＝diag(λ1,…,λk,…)为对角特征矩阵，λk表示对角特征矩阵Λ中的第k个特征值。
更进一步，所述步骤3中采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性，k次振荡模态导纳为yk＝1/λk。
更进一步，计算待考察系统振荡频率范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱，具体包括：假设待考察系统的振荡频率范围为[f1,f2],步长为Δf，首先构建频率为f1时的系统回路阻抗矩阵，得到频率为f1时的系统振荡模态；改变频率f1为f1＝f2+Δf，直至f2≤f1，绘制频率在[f1,f2]范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱。
更进一步，对于回路阻抗矩阵的k次模态导纳，若特征值λk＝0或者非常小，则yk出现极大值对应的频率称为“关键谐振频率”，若k次模态的模态导纳值远远大于其他模态的幅值，则可以忽略其他较小的特征值的影响。
进一步，所述步骤S4中，以步骤S3中获取的模态导纳频谱曲线为基础，求取出各模态尖峰处的频率，即为系统的振荡频率，然后计算出各模态振荡频率下系统中各元件的灵敏度，即可获知系统中不同元件对该振荡模态得参与度。
更进一步，k次模态的灵敏度矩阵为Sλ＝lktk，特征值λk对回路阻抗矩阵中第i行第j列元素Zij的灵敏度可表示为
更进一步，对回路阻抗矩阵Z中的各元件进行灵敏度求解，包括：
1)只参与构成对角元素，设阻抗参数Zs＝R+jX，则
当阻抗参数Zs为复向量时，可采用下式进行求解：
式中，λr和λi分别为特征值λk的实部和虚部，Sr和Si分别为灵敏度值Sλ,ij的实部和虚部；
2)元件Zs并联在回路i与回路j之间，则有
式中每个灵敏度值的计算方法与1)相同。
优选地，为提高不同种类的系统回路元件灵敏度值的可比性，需将其进行归一化处理：
其中，α为网络元件参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以VSG的有功-频率控制环路为研究对象，构建了多VSG并网的机械导纳模型，提出采用模态分析法以全局视角分析多VSG并网的功频振荡特性。本发明无需建立复杂的高阶传递函数即可确定系统的振荡频率，具有求解方便、易于扩展、能全面获得系统中存在的振荡频率及提供系统各元件对振荡模态的参与程度等信息的优点，可为解决当前高渗透率新能源并网工程应用中出现的功频振荡问题提供重要的方法。
附图说明
图1为本发明的评估方法的流程图；
图2为本发明采用的多VSG并联并网系统的配置图；
图3为本发明的并网模式下VSG功频小信号模型；
图4为本发明构建的功率环路等效的二端网络；
图5为本发明建立的多VSG并网系统的P/ω“导纳”模型；
图6为本发明实施例中模态法解功频振荡分析结果；
图7为本发明实施例中不同振荡模态下系统各元件的灵敏度。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明。
本发明提出一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机(Virtual synchronousgenerator，VSG)并网功频振荡评估方法。以VSG有功控制环路和无功控制环路解耦为基础，采用类比法构建有功控制环路的等效二端网络；计及电网阻抗的影响，构建了多VSG并网系统的机械导纳模型；根据机械导纳模型建立系统的回路阻抗矩阵，利用模态分析法求解系统的模态导纳频谱，确定功频振荡的发生频率；评估系统中各元件的灵敏度。如图1所示，具体过程如下：
步骤S1：采用类比法构建VSG有功-频率控制环路的等效二端网络。
多VSG并联并网系统的配置图如图2所示，单机并网模式下的功频调节特性分析模型如图3所示。图中，
为VSG角频率的小扰动量；
为公共交流母线频率的小扰动量；ωs为系统参考角频率；
是转子角度的小扰动量；同步系数KP＝EUPCC/Z，E为VSG输出电压值，UPCC为公共连接点(point of common coupling，PCC)的电压初始值，Z为VSG传输阻抗(输出阻抗与线路阻抗Zline之和)，J为VSG转动惯量，D为阻尼/下垂系数。
将图3中的同步环节、阻尼环节和惯性环节均视为两端元件，可得功率与角频率的关系如式(1)所示。
其中，KS＝EUC/Z为同步系数，其中，UC为母线电压初始值，ω0为系统的参考角频率。Δ表示在平衡点上的小扰动量，Δω为角速度的小扰动量，ΔPD、ΔPe及ΔPin分别为阻尼功率增量、同步功率增量及输入功率增量。
在电路网络中，电感L、电阻R和电容C存在如下式(2)所示的电压、电流关系。其中：iL、iR分别为流过电感和电阻的电流，iS为电流源输出的电流。
由公式(1)-(2)可知，转子动力学方程和RLC电路方程具有相同形式的数学表达式，这种数学形式上的一致性在一定程度上反映了两者在物理本质上存在着某些共同规律。因此，根据机电比拟原理，可将VSG的转子运动方程类比为机械网络，具体对应关系如表1所示。
表1元件参数间的类比
根据表1中元件参数间的类比关系，可以直观地画出图3中VSG功频小信号模型对应的机械网络。如图4所示，并依据元件的串、并联关系求出反映VSG输出功率和角速度响应关系的机械导纳Ya和Yb。其中，Ya为第一机械导纳Ya＝Jωss+Dωs，Yb为第二机械导纳
结合表1和图4可以看出，机械导纳Ya相当于由一个电容与一个电阻并联构成；机械导纳Yb相当于由一个电感串联构成。
步骤S2：计及电网阻抗的影响，建立多VSG并网系统的机械导纳模型。基于图2中多VSG并网系统的拓扑结构，考虑电网阻抗的影响，以图4中的二端网络为基础，分别构建多台VSG并网系统的详细机械导纳模型和简化机械导纳模型，如图5所示。其中，电网阻抗的机械导纳Yg(s)＝Kg/s，Kg＝UgUPCCcosδg0/Xg。其中，Ug为电网电压的初始值，UPCC为PPC点的电压，δg0为电网电压和PCC点电压的初始相角差，Xg为电网电抗。
基于类比法，参考图5，可以看到，多VSG并网系统的机械导纳模型可以看作是由n个电容与电阻并联与电感串联形式的二端网络并联后，再与电感Lg串联构成。从结构形式上看，步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型存在电路系统中的串并联谐振问题，多VSG并网系统的功频振荡特性理论上更符合电路系统的串联谐振情况，故可将电力系统中谐振问题分析的经典方法，即模态分析法用于分析多VSG并网系统的功频振荡特性。
步骤S3：根据步骤S2的机械导纳模型建立系统的回路阻抗矩阵，利用模态分析法求解系统的模态导纳频谱；
步骤S3-1：以步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型为基础，选取参考回路电流方向，列写系统的基本回路方程：ZI＝E,其中，Z为回路阻抗矩阵，I为回路电流矩阵，E为回路电压矩阵。
步骤S3-2：采用模态分析法对回路阻抗矩阵Z进行特征值分解，Z＝LΛT。进而得到特征值矩阵Λ、左特征向量矩阵L、右特征向量矩阵T，且有L＝T-1。其中，L＝[l1,…,lk,…]，lk表示左特征向量矩阵L的第k列元素，T＝[t1,…,tk,…]T，tk是右特征向量矩阵T的第k行元素，Λ＝diag(λ1,…,λk,…)为对角特征矩阵，λk表示对角特征矩阵Λ中的第k个特征值。
步骤S3-3：将Z＝LΛT代入系统的基本回路方程，可得TI＝Λ-1TE。定义J＝TI为“模态回路电流向量”、V＝TE为“模态回路电压向量”，则系统的基本回路方程可描述为：J＝ΛV。定义回路阻抗矩阵的k次振荡模态导纳为yk＝1/λk,若特征值λk＝0或者非常小，优选小于10-2，更优选小于10-3。则很小的模态回路电压Vk也将导致很大的模态回路电流Jk，也即模态yk的幅值较大。因此，称yk出现极大值的现象为“关键谐振”，其对应的频率称为“关键谐振频率”，yk的幅值称为“关键谐振度”。若k次模态的幅值远远大于其他模态的幅值，优选是其他模态的幅值的5倍以上，则可以忽略其他较小的特征值的影响。
步骤S3-4：设定待考察系统的振荡频率范围为[f1,f2],步长为Δf，VSG的参数信息见表2。
表2并网VSG参数
步骤S3-4-1:构建频率为f1时的系统回路阻抗矩阵，重复步骤S3-1、S3-2H和步骤S3-2，得到频率为f1时的系统振荡模态导纳。
步骤S3-4-2:改变频率f1为f1＝f1+Δf，即在频率f1的基础上增加频率Δf，重复上述步骤S3-4-1，直至f2≤f1。
步骤S3-5：绘制步骤S3-4中得到的频率在[f1,f2]范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱，如图6所示。
由图6可以看出，系统的模态导纳值的数量级为105，这意味着系统中存在类似于电路系统中串联谐振的功频振荡。同时，图6中模态4的模态导纳值远远大于其他三个模态，故模态4为关键模态，因此，只需分析关键模态4的变化规律即可获知系统的振荡情况。
步骤S4：评估系统不同元件在各振荡模态下的电气参数灵敏度。
步骤S4-1：根据步骤S3获取的模态导纳频谱，求取出各模态尖峰处的频率，即为系统的振荡频率，然后求出各模态振荡频率处各元件的灵敏度。
步骤S4-2：定义k次模态的灵敏度矩阵为Sλ＝lktk，可得特征值λk对回路阻抗矩阵中第i行第j列元素Zij的灵敏度，可表示为
步骤S4-3：对回路阻抗矩阵Z中的各元件进行灵敏度求解，可分为下列两种情况：
1)只参与构成对角元素，设阻抗参数Zs＝R+jX，则
当阻抗参数Zs为复向量时，可采用下式进行求解：
式中，λr和λi分别为特征值λk的实部和虚部，Sr和Si分别为灵敏度值Sλ,ij的实部和虚部。
2)元件Zs并联在回路i与回路j之间，则有
式中每个灵敏度值的计算方法同上。
步骤S4-4：为提高不同种类的系统回路元件灵敏度值的可比性，需将其进行归一化处理：
其中，α为网络元件参数。
基于步骤S4可得到关键模态条件下，各个元件的灵敏度值，如图6所示。
由图7可以看出，多VSG并网系统中的振荡模态是由系统全体或部分VSG共同作用产生的，并不具体对应某个回路的振荡特性；同时可以看出电网阻抗的机械导纳Yg(s)在振荡模态4中所占比例远远大于其他模态，这是导致模态4中振荡频率往低频方向移动的原因。模态灵敏度分析的结果表明不同系统元件对各振荡模态的影响不同，而这一现象的出现是由于这些元件所在的支路之间形成了振荡网络。
本发明无需建立复杂的高阶传递函数即可确定系统的振荡频率，计算量小，并且能够提供系统的振荡影响范围以及系统各元件对振荡的参与程度等信息，可为解决当前高渗透率新能源并网工程应用中出现的功频振荡问题提供参考。本发明的基于模态分析法的功频振荡评估方法不仅适用于不同虚拟同步机控制策略，而且适用于采用下垂控制及其改进控制策略的并网逆变器。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：
步骤S1:采用类比法构建虚拟同步发电机(VSG)有功-频率控制环路的等效二端网络；
步骤S2:计及电网阻抗的影响，构建多VSG并网系统的机械导纳模型；
步骤S3:以所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型为基础建立系统的回路阻抗矩阵：采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解；采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性；计算待考察系统振荡频率范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱；
步骤S4:评估系统不同元件在各振荡模态下的电气参数灵敏度。
2.根据权利要求1所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，第一机械导纳Ya相当于由一个电容与一个电阻并联构成，Ya＝Jωss+Dωs；第二机械导纳Yb相当于由一个电感构成，
其中ωs为系统参考角频率，KP＝EUPCC/Z为同步系数，E为VSG输出电压值，UPCC为公共连接点(point of commoncoupling，PCC)的电压初始值，Z为VSG传输阻抗(输出阻抗与线路阻抗Zline之和)，J为VSG转动惯量，D为阻尼/下垂系数。
3.根据权利要求2所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤S2中构建的多VSG并网系统的机械导纳模型相当于由n个电容与电阻并联与电感串联形式的二端网络并联后，再与电感串联构成，其电网阻抗的机械导纳Yg(s)＝Kg/s，Kg＝UgUPCCcosδg0/Xg；其中，Ug为电网电压的初始值，δg0为电网电压和PCC点电压的初始相角差，Xg为电网电抗。
4.根据权利要求1所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中建立的回路阻抗矩阵为ZI＝E，其中，Z为回路阻抗矩阵，I为回路电流矩阵，E为回路电压矩阵。
5.根据权利要求4所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中采用模态分析法对所述回路阻抗矩阵Z进行特征值分解，具体为：Z＝LΛT，得到特征值矩阵Λ、左特征向量矩阵L、右特征向量矩阵T，且有L＝T—1；其中，L＝[l1,…,lk,…]，lk表示左特征向量矩阵L的第k列元素，T＝[t1,…,tk,…]T，tk是右特征向量矩阵T的第k行元素，Λ＝diag(λ1,…,λk,…)为对角特征矩阵，λk表示对角特征矩阵Λ中的第k个特征值。
6.根据权利要求5所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤3中采用k次振荡模态表征系统的功频振荡特性，k次振荡模态导纳为yk＝1/λk。
7.根据权利要求6所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，计算待考察系统振荡频率范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱，具体包括：假设待考察系统的振荡频率范围为[f1,f2],步长为Δf，首先构建频率为f1时的系统回路阻抗矩阵，得到频率为f1时的系统振荡模态；改变频率f1为f1＝f2+Δf，直至f2≤f1，绘制频率在[f1,f2]范围内的系统振荡模态导纳，得到系统的模态导纳频谱。
8.根据权利要求6所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，对于回路阻抗矩阵的k次模态导纳，若特征值λk＝0或者非常小，则yk出现极大值对应的频率称为“关键谐振频率”，若k次模态的模态导纳值远远大于其他模态的幅值，则可以忽略其他较小的特征值的影响。
9.根据权利要求1所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，所述步骤S4中，以步骤S3中获取的模态导纳频谱曲线为基础，求取出各模态尖峰处的频率，即为系统的振荡频率，然后计算出各模态振荡频率下系统中各元件的灵敏度，即可获知系统中不同元件对该振荡模态得参与度。
10.根据权利要求9所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，k次模态的灵敏度矩阵为Sλ＝lktk，特征值λk对回路阻抗矩阵中第i行第j列元素Zij的灵敏度可表示为
11.根据权利要求10所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，对回路阻抗矩阵Z中的各元件进行灵敏度求解，包括：
1)只参与构成对角元素，设阻抗参数Zs＝R+jX，则
当阻抗参数Zs为复向量时，可采用下式进行求解：
式中，λr和λi分别为特征值λk的实部和虚部，Sr和Si分别为灵敏度值Sλ,ij的实部和虚部；
2)元件Zs并联在回路i与回路j之间，则有
式中每个灵敏度值的计算方法与1)相同。
12.根据权利要求10或11所述的一种基于模态分析法的多虚拟同步发电机并网功频振荡评估方法，其特征在于，为提高不同种类的系统回路元件灵敏度值的可比性，需将其进行归一化处理：
其中，α为网络元件参数。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112202211B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112821421A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-05-18 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机vsg并网控制环路间交互影响的定量分析方法 |
| CN113987831A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机低频振荡特征的辨识方法 |
| CN116780502A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-09-19 | 华北电力大学 | 一种发电能源对电力系统低频振荡影响的确定方法及系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150318697A1 (en) * | 2013-03-29 | 2015-11-05 | Gansu Electric Power Corporation Wind Power Technology Center | A method for improving small disturbance stability after double-fed unit gets access to the system |
| CN110556859A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-12-10 | 西南交通大学 | 一种基于节点映射的光伏并网多逆变器系统谐振观测方法 |
| CN110569577A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-13 | 清华大学 | 基于频域模式法的新能源系统次同步振荡溯源方法及系统 |
| CN110854936A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-28 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机并网系统的功频振荡分析方法 |
| CN111245009A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-05 | 华北电力大学 | 一种多SGs/VSGs并联的转矩-频率动力学建模方法 |
| CN111404196A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-07-10 | 上海电力大学 | 一种基于光伏虚拟同步发电机并网谐振分析的方法及系统 |
-
2020
- 2020-10-10 CN CN202011077377.9A patent/CN112202211B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150318697A1 (en) * | 2013-03-29 | 2015-11-05 | Gansu Electric Power Corporation Wind Power Technology Center | A method for improving small disturbance stability after double-fed unit gets access to the system |
| CN110556859A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-12-10 | 西南交通大学 | 一种基于节点映射的光伏并网多逆变器系统谐振观测方法 |
| CN110569577A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-13 | 清华大学 | 基于频域模式法的新能源系统次同步振荡溯源方法及系统 |
| CN110854936A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-28 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机并网系统的功频振荡分析方法 |
| CN111245009A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-05 | 华北电力大学 | 一种多SGs/VSGs并联的转矩-频率动力学建模方法 |
| CN111404196A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-07-10 | 上海电力大学 | 一种基于光伏虚拟同步发电机并网谐振分析的方法及系统 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| YANGFAN ZHANG等: "Small-signal Stability Analysis of Multiple Grid-connected Virtual Synchronous Generators", 《2018 CHINA INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICITY DISTRIBUTION (CICED)》, 30 December 2018 (2018-12-30), pages 2034 - 2038 * |
| 刘书铭等: "电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算", 《电力系统保护与控制》, vol. 43, no. 09, pages 21 - 27 * |
| 秦本双，等: "多VSG并网系统的P/w导纳建模及功频振荡分析", 多VSG并网系统的P/W导纳建模及功频振荡分析, vol. 40, no. 9, pages 2932 - 2941 * |
| 秦本双: "多虚拟同步机并网系统功频振荡模态分析", 《中国电机工程学报》, vol. 41, no. 9, 5 October 2021 (2021-10-05), pages 6570 - 6580 * |
| 秦本双等: "多VSG 并网系统的P/w导纳建模及功频振荡分析", 《中国电机工程学报》, vol. 40, no. 9, pages 2932 - 2941 * |
| 马成松等: "抑制虚拟同步发电机低频振荡的自适应阻尼控制算法策略", 《电气应用》, vol. 39, no. 03, 15 March 2020 (2020-03-15), pages 78 - 87 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112821421A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-05-18 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机vsg并网控制环路间交互影响的定量分析方法 |
| CN113987831A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 华北电力大学 | 一种多虚拟同步发电机低频振荡特征的辨识方法 |
| CN116780502A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-09-19 | 华北电力大学 | 一种发电能源对电力系统低频振荡影响的确定方法及系统 |
| CN116780502B (zh) * | 2023-05-15 | 2024-03-12 | 华北电力大学 | 一种发电能源对电力系统低频振荡影响的确定方法及系统 |
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