CN115085242B - 混合储能vsg自适应虚拟阻尼参数整定方法 - Google Patents

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CN115085242B CN202211021432.1A CN202211021432A CN115085242B CN 115085242 B CN115085242 B CN 115085242B CN 202211021432 A CN202211021432 A CN 202211021432A CN 115085242 B CN115085242 B CN 115085242B
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Abstract

本申请提出了一种混合储能
Figure 951871DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，包括：建立混合储能虚拟同步机
Figure 618475DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程；使用自适应虚拟阻尼代替机械方程中的虚拟阻尼系数；根据机械方程建立有功功率‑频率下垂公式并进行反拉普拉斯变换，得到变换方程；将机械方程转换为频率‑功率形式；根据变换方程和频率‑功率形式得到
Figure 697290DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数；当
Figure 195267DEST_PATH_IMAGE001
控制系统稳态运行时将机械方程频率‑功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式；根据转化的表达式得到自适应虚拟阻尼方程中额定虚拟阻尼系数；将
Figure 701335DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数代入到自适应虚拟阻尼方程中，根据虚拟惯量和滤波参数得到自适应虚拟阻尼系数取值范围。采用上述方案的本发明实现了混合储能最优功率控制。

Description

混合储能VSG自适应虚拟阻尼参数整定方法
技术领域
本申请涉及储能控制技术领域，尤其涉及混合储能
Figure DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法。
背景技术
作为我国能源变革关键技术支撑之一的大规模储能技术，因为其可以为电网提供调峰、调频、应急响应等多种辅助服务，近年来受到了业内的广泛关注。分布式混合储能系统由蓄电池与超级电容组成，通过换流器与电网相连，具备功率双向流动能力，具有功率调节迅速、应用模式多样等优点。在混合储能系统中，蓄电池具有高能量密度特点但不适合频繁充放电，超级电容具有高功率密度优势。
分布式混合储能系统因为其低惯性、低阻尼特性会对网侧的频率稳定性造成影响。为了使储能换流器控制系统具备如同步电机拥有的转动惯量和阻尼，目前广泛采用虚拟同步机
Figure 247470DEST_PATH_IMAGE002
控制技术，使其像同步发电机一样参与到电网频率和电压的调节中。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提出一种混合储能
Figure 195834DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，实现了混合储能最优功率控制。
为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种混合储能
Figure 163790DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，包括：建立混合储能虚拟同步机
Figure 259922DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程；使用自适应虚拟阻尼代替混合储能
Figure 971526DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数；根据混合储能
Figure 39977DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，并将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，得到有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程；将混合储能
Figure 178834DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程转换为频率-功率形式；根据有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 496683DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 11978DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数；当
Figure 997251DEST_PATH_IMAGE001
控制系统稳态运行时，将混合储能
Figure 244693DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式；根据虚拟转矩偏差表达式得到自适应虚拟阻尼方程中额定虚拟阻尼系数；将
Figure 49838DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数代入到自适应虚拟阻尼方程中，根据虚拟惯量和滤波参数得到自适应虚拟阻尼系数取值范围。
本申请实施例的混合储能
Figure 103245DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，通过在混合储能控制系统中采用自适应虚拟阻尼
Figure 943025DEST_PATH_IMAGE001
控制，有效提高对功率振荡的抑制能力。
可选地，在本申请的一个实施例中，混合储能虚拟同步机
Figure 361368DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 919388DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为虚拟转动惯量，
Figure 448589DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure 408455DEST_PATH_IMAGE001
机械转矩、电磁转矩，
Figure 60016DEST_PATH_IMAGE008
为虚拟阻尼系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure 777437DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率，
Figure 172646DEST_PATH_IMAGE012
为虚拟功角，t表示时间。
可选地，在本申请的一个实施例中，使用自适应虚拟阻尼代替混合储能
Figure 987018DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 735445DEST_PATH_IMAGE008
为虚拟阻尼系数，
Figure 2478DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为虚拟阻尼自适应系数，
Figure 139061DEST_PATH_IMAGE016
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为虚拟角频率偏差阈值，
Figure 807940DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 801304DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据混合储能
Figure 493316DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，表示为：
Figure 495908DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 19293DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率，
Figure 183558DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为一阶滤波器，
Figure 362866DEST_PATH_IMAGE022
为有功下垂系数，
Figure 903569DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 281461DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 819890DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率，
Figure 283232DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure 627626DEST_PATH_IMAGE024
为滤波参数，
Figure 860024DEST_PATH_IMAGE022
为有功下垂系数，
Figure 569354DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 519992DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将混合储能
Figure 402498DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程转换为频率-功率形式，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 692665DEST_PATH_IMAGE005
为虚拟转动惯量，
Figure 635213DEST_PATH_IMAGE026
为虚拟角频率，
Figure 10831DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure 697027DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 904017DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 17467DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 880381DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 104689DEST_PATH_IMAGE005
为虚拟转动惯量，
Figure 369448DEST_PATH_IMAGE024
为滤波参数，
Figure 388219DEST_PATH_IMAGE022
为有功下垂系数，
Figure 800746DEST_PATH_IMAGE008
为虚拟阻尼系数，
Figure 828745DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将混合储能
Figure 948011DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式，表示为：
Figure 403263DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 37507DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 541300DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率，
Figure 842969DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率，
Figure 469122DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure 590662DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 898146DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure 54321DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 851376DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为虚拟转矩偏差。
可选地，在本申请的一个实施例中，自适应虚拟阻尼方程中额定虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 397895DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 305808DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 316489DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 222129DEST_PATH_IMAGE029
为虚拟转矩偏差，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为虚拟角频率偏差，
Figure 318260DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 29865DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，f为频率，Δf为频率变化范围。
可选地，在本申请的一个实施例中，将
Figure 832735DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数代入到自适应虚拟阻尼方程，表示为：
Figure 971593DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 555021DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 70316DEST_PATH_IMAGE005
为虚拟转动惯量，
Figure 727693DEST_PATH_IMAGE024
为滤波参数，
Figure 37452DEST_PATH_IMAGE016
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 108176DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure 161583DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 939046DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例一所提供的一种混合储能
Figure 419706DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法的流程示意图；
图2为本申请实施例的含有混合储能微网拓扑结构图；
图3为本申请实施例的混合储能
Figure DEST_PATH_IMAGE033
换流器拓扑及
Figure 915409DEST_PATH_IMAGE001
控制流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的混合储能
Figure 506927DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法。
图1为本申请实施例一所提供的一种混合储能
Figure 201214DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法的流程示意图。
如图1所示，该混合储能
Figure 118354DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法包括以下步骤：
步骤101，建立混合储能虚拟同步机
Figure 835775DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程。
步骤102，使用自适应虚拟阻尼代替混合储能
Figure 230984DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数。
步骤103，根据混合储能
Figure 45356DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，并将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，得到有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程。
步骤104：将混合储能
Figure 805502DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程转换为频率-功率形式。
步骤105：根据有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 72535DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 271435DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数。
步骤106：当
Figure 877997DEST_PATH_IMAGE001
控制系统稳态运行时，将混合储能
Figure 871361DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式。
步骤107：根据虚拟转矩偏差表达式得到自适应虚拟阻尼方程中额定虚拟阻尼系数。
步骤108：将
Figure 625690DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数代入到自适应虚拟阻尼方程中，根据虚拟惯量和滤波参数得到自适应虚拟阻尼系数取值范围。
本申请实施例的混合储能
Figure 300385DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，通过在混合储能控制系统中采用自适应虚拟阻尼
Figure 823770DEST_PATH_IMAGE001
控制，有效提高对功率振荡的抑制能力。
可选地，在本申请的一个实施例中，混合储能虚拟同步机
Figure 253615DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程，表示为：
Figure 495240DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 708047DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟角频率，
Figure 351518DEST_PATH_IMAGE005
为虚拟转动惯量，
Figure 686684DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 353289DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure 432103DEST_PATH_IMAGE001
机械转矩、电磁转矩，
Figure 930081DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 639411DEST_PATH_IMAGE008
为虚拟阻尼系数，
Figure 590049DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，
Figure 472555DEST_PATH_IMAGE010
为有功功率参考值，
Figure 762722DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟电磁功率，在
Figure 705270DEST_PATH_IMAGE001
控制中，虚拟转动惯量
Figure 143205DEST_PATH_IMAGE005
使得混合储能换流器在功率和频率调节过程中具有了惯性，阻尼系数
Figure 501505DEST_PATH_IMAGE008
使得混合储能
Figure 974074DEST_PATH_IMAGE036
换流器具有抑制交流电网功率振荡的能力，
Figure 87524DEST_PATH_IMAGE012
为虚拟功角，t表示时间。
可选地，在本申请的一个实施例中，为了实现混合储能最优功率控制，使用自适应虚拟阻尼代替混合储能虚拟同步机
Figure 12754DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 174746DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 236242DEST_PATH_IMAGE008
为虚拟阻尼系数，
Figure 520593DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 870803DEST_PATH_IMAGE015
为虚拟阻尼自适应系数，
Figure 898802DEST_PATH_IMAGE016
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 80385DEST_PATH_IMAGE017
为虚拟角频率偏差阈值，
Figure 270058DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure 107564DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 673674DEST_PATH_IMAGE009
为额定角频率，当
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 913026DEST_PATH_IMAGE038
自适应减少，快速响应
Figure DEST_PATH_IMAGE039
增大/减少；当
Figure 273600DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 660719DEST_PATH_IMAGE038
快速增加限值
Figure 979922DEST_PATH_IMAGE039
，防止其进入失稳区。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据混合储能虚拟同步机
Figure DEST_PATH_IMAGE041
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，表示为：
Figure 870518DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure 605255DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure 214091DEST_PATH_IMAGE044
为一阶滤波器，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为有功下垂系数，
Figure 325267DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，表示为：
Figure 335948DEST_PATH_IMAGE048
其中，
Figure 241587DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率，
Figure 337719DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为滤波参数，
Figure 987006DEST_PATH_IMAGE045
为有功下垂系数，
Figure 852194DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值，
Figure 991052DEST_PATH_IMAGE047
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将混合储能虚拟同步机
Figure 574480DEST_PATH_IMAGE041
转子机械方程转换为频率-功率形式，表示为：
Figure 761878DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure 747152DEST_PATH_IMAGE051
为虚拟转动惯量，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为虚拟角频率，
Figure 994594DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure 65318DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值，
Figure 118725DEST_PATH_IMAGE047
为虚拟电磁功率。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 958505DEST_PATH_IMAGE041
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 376848DEST_PATH_IMAGE041
虚拟惯量、虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 669289DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure 526386DEST_PATH_IMAGE051
为虚拟转动惯量，
Figure 158356DEST_PATH_IMAGE049
为滤波参数，
Figure 809917DEST_PATH_IMAGE045
为有功下垂系数，
Figure 855233DEST_PATH_IMAGE038
为虚拟阻尼系数，
Figure 188126DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，将混合储能
Figure 736919DEST_PATH_IMAGE041
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
其中，
Figure 824961DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值，
Figure 29677DEST_PATH_IMAGE047
为虚拟电磁功率，
Figure 228577DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率，
Figure 631877DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure 890820DEST_PATH_IMAGE055
为额定虚拟阻尼系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为虚拟角频率偏差，
Figure 582832DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 319844DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为虚拟转矩偏差。
可选地，在本申请的一个实施例中，自适应虚拟阻尼方程中额定虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 780912DEST_PATH_IMAGE059
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 148440DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值，
Figure 124486DEST_PATH_IMAGE058
为虚拟转矩偏差，
Figure 665189DEST_PATH_IMAGE061
为虚拟角频率偏差，
Figure 246343DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 581509DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，f为频率，Δf为频率变化范围。
当混合储能输出功率
Figure 310431DEST_PATH_IMAGE046
及频率变化范围
Figure DEST_PATH_IMAGE062
已知情况，可以确定额定虚拟阻尼系数
Figure 326928DEST_PATH_IMAGE060
取值。
可选地，在本申请的一个实施例中，将
Figure 824906DEST_PATH_IMAGE041
虚拟惯量、虚拟阻尼系数代入到自适应虚拟阻尼方程，可得：
Figure 330974DEST_PATH_IMAGE063
其中，
Figure 484874DEST_PATH_IMAGE060
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 367380DEST_PATH_IMAGE051
为虚拟转动惯量，
Figure 719864DEST_PATH_IMAGE049
为滤波参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 600095DEST_PATH_IMAGE056
为虚拟角频率偏差，
Figure 38029DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 458647DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率。
根据虚拟惯量
Figure 868899DEST_PATH_IMAGE051
和滤波参数
Figure 716770DEST_PATH_IMAGE065
得到自适应虚拟阻尼系数取值范围：
Figure DEST_PATH_IMAGE066
。
下面通过附图2详细描述本发明的另一实施例。
如图2所示，负载通过
Figure 642000DEST_PATH_IMAGE067
换流器与直流母线相连，因为其有功出力
Figure DEST_PATH_IMAGE068
波动性，需要配置由蓄电池和超级电容组成的混合储能设备，通过调节蓄电池有功功率
Figure 803991DEST_PATH_IMAGE069
、超级电容有功功率
Figure DEST_PATH_IMAGE070
来平抑
Figure 131067DEST_PATH_IMAGE071
波动。当交流大电网发生频率振荡事故，功率振荡信号通过
Figure DEST_PATH_IMAGE072
换流器传递至直流侧，需要混合储能具备频率振荡抑制能力。
如图3所示，
Figure 353101DEST_PATH_IMAGE073
为直流母线电压；
Figure 765628DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 528048DEST_PATH_IMAGE075
为混合储能
Figure DEST_PATH_IMAGE076
换流器交流侧三相电压、电流；
Figure 647314DEST_PATH_IMAGE077
为交流电网三相电压；
Figure 102566DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 2389DEST_PATH_IMAGE079
、
Figure 568499DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure 542271DEST_PATH_IMAGE081
构成滤波电路。
Figure 168425DEST_PATH_IMAGE041
控制流程中，
Figure 555544DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率；
Figure 659766DEST_PATH_IMAGE082
为虚拟功角；
Figure 753624DEST_PATH_IMAGE046
为有功功率参考值；
Figure 550679DEST_PATH_IMAGE047
为虚拟电磁功率，
Figure 159514DEST_PATH_IMAGE041
无定子绕组损耗，
Figure 333007DEST_PATH_IMAGE047
又称
Figure 281371DEST_PATH_IMAGE041
控制输出功率；
Figure 249327DEST_PATH_IMAGE083
为虚拟机械功率；
Figure 345459DEST_PATH_IMAGE084
为
Figure 791484DEST_PATH_IMAGE041
中虚拟内电势；
Figure 859934DEST_PATH_IMAGE085
为无功功率实际输出值；
Figure 998792DEST_PATH_IMAGE086
为无功功率参考值。转子机械方程为：
Figure 582220DEST_PATH_IMAGE087
其中，
Figure 769619DEST_PATH_IMAGE039
为虚拟角频率，
Figure 754892DEST_PATH_IMAGE051
为虚拟转动惯量，
Figure 64651DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 135375DEST_PATH_IMAGE089
分别为
Figure 126465DEST_PATH_IMAGE041
机械转矩、电磁转矩，
Figure 966245DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 446905DEST_PATH_IMAGE091
，
Figure 677029DEST_PATH_IMAGE038
为虚拟阻尼系数，
Figure 534126DEST_PATH_IMAGE043
为额定角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
为有功功率参考值，
Figure 228413DEST_PATH_IMAGE093
为虚拟电磁功率，在
Figure 817657DEST_PATH_IMAGE041
控制中，虚拟转动惯量
Figure 862974DEST_PATH_IMAGE051
使得混合储能换流器在功率和频率调节过程中具有了惯性，阻尼系数
Figure 258183DEST_PATH_IMAGE038
使得混合储能
Figure 744659DEST_PATH_IMAGE094
换流器具有抑制交流电网功率振荡的能力，t表示时间。
为了实现混合储能最优功率控制，本发明采用自适应虚拟阻尼，自适应虚拟阻尼系数
Figure 832701DEST_PATH_IMAGE038
可表示为：
Figure 99734DEST_PATH_IMAGE095
上式中，
Figure 970738DEST_PATH_IMAGE038
为虚拟阻尼系数，
Figure 639617DEST_PATH_IMAGE060
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 898560DEST_PATH_IMAGE096
为虚拟阻尼自适应系数，
Figure 313274DEST_PATH_IMAGE097
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 315865DEST_PATH_IMAGE098
为虚拟角频率偏差阈值，
Figure 839251DEST_PATH_IMAGE056
为虚拟角频率偏差，
Figure 941199DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 182824DEST_PATH_IMAGE099
为额定角频率，当
Figure 723527DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 39102DEST_PATH_IMAGE038
自适应减少，快速响应
Figure 639847DEST_PATH_IMAGE039
增大/减少；当
Figure 103190DEST_PATH_IMAGE100
，
Figure 447583DEST_PATH_IMAGE038
快速增加限值
Figure 883244DEST_PATH_IMAGE039
，防止其进入失稳区。
在自适应虚拟阻尼系数表达式中，需要整定额定虚拟阻尼系数
Figure 389312DEST_PATH_IMAGE060
取值，自适应虚拟阻尼系数
Figure 605529DEST_PATH_IMAGE096
取值范围。根据上式，并引入有功下垂系数
Figure 425718DEST_PATH_IMAGE045
，可以得到
Figure 778202DEST_PATH_IMAGE101
下垂公式：
Figure 455171DEST_PATH_IMAGE042
上式中：
Figure 830788DEST_PATH_IMAGE044
为一阶滤波器。将上式反拉普拉斯变换后可得：
Figure 516985DEST_PATH_IMAGE048
第一个公式中的
Figure 723975DEST_PATH_IMAGE041
转子机械方程可写为：
Figure 837425DEST_PATH_IMAGE102
对比上述两个公式可以得到
Figure 700338DEST_PATH_IMAGE041
虚拟惯量、虚拟阻尼为：
Figure 924646DEST_PATH_IMAGE053
当
Figure 251723DEST_PATH_IMAGE041
控制系统稳态运行时，
Figure 473756DEST_PATH_IMAGE052
变化量为0，此时虚拟阻尼系数为额定虚拟阻尼系数，第五个公式又可写作：
Figure 620704DEST_PATH_IMAGE054
上式中，
Figure 648703DEST_PATH_IMAGE103
为虚拟转矩偏差。根据上式，
Figure 830285DEST_PATH_IMAGE055
可表示为：
Figure 223221DEST_PATH_IMAGE059
由上式可知，当混合储能输出功率
Figure 123044DEST_PATH_IMAGE092
及频率变化范围
Figure 689154DEST_PATH_IMAGE062
已知情况，可以确定额定虚拟阻尼系数
Figure 662926DEST_PATH_IMAGE060
取值。为了得到自适应虚拟阻尼系数
Figure 289080DEST_PATH_IMAGE096
取值范围，将第六个公式引入第二个公式自适应虚拟阻尼防失稳表达式中，可得：
Figure 410620DEST_PATH_IMAGE063
当
Figure 718104DEST_PATH_IMAGE041
控制系统稳态运行
Figure 874279DEST_PATH_IMAGE039
为定值，根据虚拟惯量
Figure 671334DEST_PATH_IMAGE051
和滤波参数
Figure 280170DEST_PATH_IMAGE049
可以确定
Figure 125766DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 136447DEST_PATH_IMAGE096
取值范围为：
Figure 104403DEST_PATH_IMAGE104
本发明取自适应虚拟阻尼系数
Figure 200535DEST_PATH_IMAGE096
=12，虚拟阻尼最大调节倍数
Figure 849822DEST_PATH_IMAGE105
=60。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种混合储能
Figure 96451DEST_PATH_IMAGE001
自适应虚拟阻尼参数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立混合储能虚拟同步机
Figure 38999DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程；
使用自适应虚拟阻尼代替混合储能
Figure 539250DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数；
根据所述混合储能
Figure 959867DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，并将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，得到有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程；
将所述混合储能
Figure 432437DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程转换为频率-功率形式；
根据所述有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 342624DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 267855DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数；
当
Figure 554480DEST_PATH_IMAGE001
控制系统稳态运行时，将所述混合储能
Figure 881556DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式；
根据所述虚拟转矩偏差表达式得到自适应虚拟阻尼方程中的额定虚拟阻尼系数；
将所述
Figure 228223DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、所述虚拟阻尼系数代入到所述自适应虚拟阻尼方程中，根据虚拟惯量和滤波参数得到自适应虚拟阻尼系数取值范围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合储能虚拟同步机
Figure 640750DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程，表示为：
Figure 403170DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 647069DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率，
Figure 102322DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟转动惯量，
Figure 64461DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 630572DEST_PATH_IMAGE006
分别为
Figure 728978DEST_PATH_IMAGE001
机械转矩、电磁转矩，
Figure 355131DEST_PATH_IMAGE007
为虚拟阻尼系数，
Figure 742250DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，
Figure 908789DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 64964DEST_PATH_IMAGE010
为虚拟电磁功率，
Figure 862019DEST_PATH_IMAGE011
为虚拟功角，t表示时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用自适应虚拟阻尼代替混合储能
Figure 533172DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程中的虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 706664DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 717345DEST_PATH_IMAGE013
为自适应虚拟阻尼系数，
Figure 747618DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 843750DEST_PATH_IMAGE015
为虚拟阻尼自适应系数，
Figure 289775DEST_PATH_IMAGE016
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 420542DEST_PATH_IMAGE017
为虚拟角频率偏差阈值，
Figure 621716DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure 205144DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 454860DEST_PATH_IMAGE020
为额定角频率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合储能
Figure 502451DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程建立有功功率-频率下垂公式，表示为：
Figure 812209DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 882933DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率，
Figure 936340DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，
Figure 838437DEST_PATH_IMAGE022
为一阶滤波器，
Figure 319097DEST_PATH_IMAGE023
为有功下垂系数，
Figure 611538DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 530952DEST_PATH_IMAGE010
为虚拟电磁功率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将建立的有功功率-频率下垂公式进行反拉普拉斯变换，表示为：
Figure 225239DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 876800DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率，
Figure 7871DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，
Figure 403080DEST_PATH_IMAGE025
为滤波参数，
Figure 951873DEST_PATH_IMAGE023
为有功下垂系数，
Figure 39915DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 369265DEST_PATH_IMAGE010
为虚拟电磁功率。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述混合储能
Figure 302586DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程转换为频率-功率形式，表示为：
Figure 971465DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 292725DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟转动惯量，
Figure 781475DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率，
Figure 784066DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，
Figure 369768DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 534033DEST_PATH_IMAGE010
为虚拟电磁功率。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述有功功率-频率下垂反拉普拉斯变换方程和混合储能
Figure 775659DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式得到
Figure 316361DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 756570DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 357316DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟转动惯量，
Figure 820658DEST_PATH_IMAGE028
为滤波参数，
Figure 227369DEST_PATH_IMAGE023
为有功下垂系数，
Figure 725346DEST_PATH_IMAGE029
为虚拟阻尼系数，
Figure 231414DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述混合储能
Figure 509948DEST_PATH_IMAGE001
转子机械方程频率-功率形式转化为虚拟转矩偏差表达式，表示为：
Figure 392454DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 744938DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 484223DEST_PATH_IMAGE010
为虚拟电磁功率，
Figure 922158DEST_PATH_IMAGE003
为虚拟角频率，
Figure 608354DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，
Figure 815345DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 991111DEST_PATH_IMAGE018
为虚拟角频率偏差，
Figure 916342DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 140650DEST_PATH_IMAGE031
为虚拟转矩偏差。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自适应虚拟阻尼方程中的额定虚拟阻尼系数，表示为：
Figure 530043DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 814394DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 961341DEST_PATH_IMAGE009
为有功功率参考值，
Figure 51657DEST_PATH_IMAGE033
为虚拟转矩偏差，
Figure 233240DEST_PATH_IMAGE034
为虚拟角频率偏差，
Figure 688492DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 650631DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率，f为频率，Δf为频率变化范围。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述
Figure 216742DEST_PATH_IMAGE001
虚拟惯量、所述虚拟阻尼系数代入到所述自适应虚拟阻尼方程，表示为：
Figure 252831DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 941301DEST_PATH_IMAGE014
为额定虚拟阻尼系数，
Figure 62841DEST_PATH_IMAGE004
为虚拟转动惯量，
Figure 494960DEST_PATH_IMAGE025
为滤波参数，
Figure 775768DEST_PATH_IMAGE016
为虚拟阻尼最大调节倍数，
Figure 635140DEST_PATH_IMAGE036
为虚拟角频率偏差，
Figure 243976DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 151889DEST_PATH_IMAGE008
为额定角频率。
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