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基于虚拟功角-励磁双环构造的构网型 虚拟 PSS 控制办法

   日期:2022-11-22     来源:www.byshpump.com    作者:未知    浏览:189    评论:0    
核心提示:目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景及研究的目的和意义11.2课题研究近况21.2.1主动支撑控制研究近况21.2.2电力系统低频振荡研究近况41.3论文主要工作及章节安排6第2章基于同步发电机三阶模型的主动支撑控制方案82.1引言82.2同步机标准三
目 录摘 要IAbstractII第 1 章 绪 论11.1课题背景及研究的目的和意义 11.2课题研究近况 21.2.1主动支撑控制研究近况 21.2.2电力系统低频振荡研究近况 41.3论文主要工作及章节安排 6第 2 章 基于同步发电机三阶模型的主动支撑控制方案82.1引言82.2同步机标准三阶模型的主动支撑控制框图 82.2.1同步机标准三阶模型 8222虚拟调速器环节 10223虚拟阻抗环节 102.2.4内环控制器框图 112.3单机无穷大系统线性化模型 142.4四机两区系统仿真验证 112.5本章小结13第3章 基于虚拟功角-励磁双环的虚拟PSS控制办法 143.1引言143.2主动支撑型VSC附加虚拟双PSS办法 173.2.1无附加阻尼控制系统功率振荡剖析 173.2.3虚拟励磁PSS原理 193.2.2虚拟功角 PSS 原理 203.3主动支撑型VSC附加虚拟双PSS参数配置 213.4虚拟双PSS控制对系统振荡模式的影响 243.4.1无附加阻尼控制系统模式剖析 243.4.2装设虚拟双PSS后对系统振荡稳定性影响 253.4.3不同增益系数对系统振荡稳定性影响 263.5虚拟PSS控制变系数控制环节 263.6本章小结 31第4章 基于虚拟功角PSS的多机电力系统功率振荡剖析 33- IV -4.1引言 334.2多机系统线性化模型 334.3多机系统单台新能源机组虚拟功角PSS参数配置办法 374.4算例剖析384.4.1三机环网系统仿真算例 384.4.2四机两区系统仿真算例 414.5本章小结44结 论45参考文献46攻读硕士学位期间发表的论文及其它成就 49东北电力大学学位论文原创性声明和用权限50《中国出色博硕士学位论文全文数据库》 51和《中国学位论文全文数据库》投稿声明 51致 谢52第 1 章 绪 论1.1课题背景及研究的目的和意义现在国内在经济、科技等每个范围如火如荼,随之而来国内对能源的需要也渐渐增大。 但,传统以化石能源为主的发电形式,在运行中会产生很多的二氧化碳,这将使温室效 应进一步恶化,使全球变暖加速,进而对全球气候产生不利影响。第二,很多使用煤炭为 主体的化石能源,会产生很多的有毒气体,如二氧化硫和二氧化氮。同时随着很多烟尘排 放,是雾霾、酸雨等大方污染问题产生的重要原因,对环境治理工作带来了紧急的挑战。 其次,传统化石能源具备不可再生性,伴随社会进步对化石能源的消费不断增加,化 石能源的储量必然走向枯竭,不利于人类的可持续进步。为应付上述问题,迫切需要对现 有能源结构进行改革,向低碳化,清洗化能源体系转型。通过借助丰富的风能和太阳能资 源逐步代替传统化石能源,使可再生能源在能源生产消费中占比渐渐增大,进而达成碳中 和,碳达峰等国家策略性目的。大力进步新能源是国内能源革命的策略思想之一,其中因为风能、太阳能相较于其他 能源发电形式资源更为丰富,获得困难程度较低,且场站运行维护容易,得到了广泛的进步。 截止2021年底,全国发电装机容量达23 亿千瓦,同比上年增长7.9%。其中,并网风机装 机容量 3 .2亿千瓦,同比上年增长 16.6%;并网太阳能发电装机容量 3 亿千瓦,同比上年 增长 20.9%。依据国家发改委发布的《中国风电进步路线图 2050》显示,中国风电装机规 模在2020年前有望突破20亿千瓦,中国的风电装机容量在2030、2050年将达4 亿和10 亿千瓦,满足国内电力市场供电需要的 8%和 17%。依据第 25 届气候大会发布的《中国 2050 年光伏进步展望》报告显示,预计到 2035 年和 2050 年,光伏新增装机本钱将降低50%和 70%,光伏进步将步入规模化部署阶段,装机容量有望达到 30 亿千瓦和 50 亿千瓦,成为 国内的规模最大、发电量最多的能源结构。图 1-1 为 2017-2021 年国内发电机装机容量占 比图。2017-2021年装机容量占比图图 1-1 2017-2021 年国内发电机装机容量占比图可再生能源的进步是必然走向,伴随国内能源结构的转变,电力系统将渐渐从传统以- 1 -同步发电机为主导,转变为以可再生能源作为主导,这在一定量上降低了化石能源的使 用,有益于环境治理与能源充分借助,但因为传统同步发电机运行方法与新能源机组运 行方法具备非常大差异,高比率可再生能源并入电网会给电力系统稳定性带来非常大影响。首 先,传统同步发电机具备可以储存动能的转子,在电力系统发生扰动时,可以自发通过释 放转子动能,为系统提供一定量的惯量支撑,同时可以为系统提供一次调频,具备好 的频率调节能力。然而新能源机组主要通过电力电子设施接入电网,不拥有惯量能力,由 于很多电力电子设施取代了传统同步发电机,致使系统整体惯量水平减弱,在系统发生扰 动时,可以加剧频率波动速度,减少系统稳定性。第二,传统同步发电机具备励磁调节系 统,当电压出现跌落时,励磁系统通过控制励磁电流,调节无功功率的输出,进而保持输 出电压的稳定。而新能源机组通常只通过容易的无功下垂环节对端口电压进行控制,当系 统发生大幅电压跌落时,新能源机组无功/电压线性调节所提供的电压支撑能力有限。由此, 大规模新能源机组接入电网,容易削弱系统整体的调频调压能力,削弱系统鲁棒性,给系 统运行带来更大的风险[1-2]。综上所述,亟需研究一种可以提供惯量支撑与电压支撑能力的电压源型变流器 控制方案。本课题使用一种基于同步机标准三阶模型的主 动支撑控制方案[44],有功环通过模拟传统电机转子运动方程,使主动支撑控制方案具备与 同步发电机类似的惯量特质,在系统发生扰动时可以提供肯定的惯量支撑能力,减缓问题 期间频率的跌落,使系统有充足的时间过渡到调频阶段,增强系统的抗扰动能力[3-6]。同时 借助同步发电机暂态电压方程及简化的励磁调节系统,对传统VSC控制中的无功调压环节 进行改进,通过模拟同步发电机的暂态调压过程,使得新能源并网逆变器具备同步机的励 磁及调压特质,提升新能源场站的问题期间的电压调节能力。然而,因为基于三阶模型的 主动支撑方案模拟了传统电机的机电暂态特质,引入了高增益系数、低时间常数的虚拟励 磁调压环节,易产生负阻尼转矩,致使新能源机组功率振荡问题。同时为适应将来电网大 规模接纳新能源的进步需要,新能源机组抑制功率振荡的能力也日益遭到看重。因此,需 优化现有些逆变器控制方案,本文通过引入虚拟电力系统静态稳定器,进而抑制系统间的功率振荡问题,为将来大规模新能源接入电网提供理论 基础。1.2课题研究近况1.2.1主动支撑控制研究近况伴随国内清洗能源的如火如荼,分布式发电在电力系统中占比不断提升。电力系统将 渐渐展示出惯性低、欠阻尼等特质,系统的稳定性问题会愈发突出。因为使用了主动支撑 控制方案可以模拟传统电机的运行机制,改变系统稳定性,因此,主动支撑控制方案已逐 渐让人们所看重,并且有着广阔的进步空间[7-10]。现在主动支撑控制技术主要以虚拟同步 发电机控制技术为主。虚拟同步发电机技术起初在- 2 -2007年“VSYNC”项目中VSG定义第一被提出[11],通过模拟同步发电机的有关特质,或有 功功率与频率响应相耦合,同时用储能装置来模拟转动惯量与阻尼特质,从而在端口特 性上等效了同步发电机的摇摆方程和调速器模型,但其并未等效同步发电机的励磁调节能 力。该定义得到了国内外学者的常见认同,伴随VSG技术的进步,国内和国际上愈加 多的学者开始对VSG进行了深入的研究,并对VSG的理论基础及其工程实践进行了深入 的探讨。依托欧洲的 VSNYC 项目,鲁汶大学提出将转子运动方程引入到逆变器的功率控制回 路中,从而对同步发电机的惯量和调频用途进行等效。同时,在直流侧配置储能单元,以 确保直流电压的稳定,并为系统提供调节所需要的能源。该 VSG 策略只模拟了同步发电 机的有功环节,并未对其励磁和其电压特点进行模拟。这使得该策略不可以适用于孤岛运行 的VSC装置;劳斯克塔尔工业大学的贝克教授提出了“VISMA”,其不只模拟了同步发电 机的机械部分和有功频率下垂部分,而且虚拟了发电机的励磁模型,虚拟了同步发电机的 无功控制部分[12];加拿大多伦多学院所提出的 VSG 控制策略将同步发电机的惯量、阻尼 和调频特质全部引入到有功环节中,使之能充分的模拟同步电动机的有功调整。同时,该 策略将VISMA策略中的定子电气方程替换为与同步发电机励磁控制相应的励磁和无功调 节环节,使 VSG 可以在并网与孤岛模式之间无缝转换;英国利物浦大学钟庆昌教授等人 也提出了一种虚拟同步发电机的新型控制办法,即使用电压控制的 VSG 控制方案[13-14], 其控制框图如图1-2所示。该VSG所输出的有功、无功功率都是由频率和电压经下垂控制产生。它不但适用并网控制,而且适用于孤岛控制,现在 VSG 控制大多数都基于该控制 方案而展开设计。伴随理论研究的不断深入,在VSG控制方案方面获得了很多成就。文献[15]通过打造 多机并联系统小信号模型,借助特点根法剖析了线路阻抗,输出功率与有功环参数对系 统稳定性的影响,单台 VSG 阻尼系数的减小、虚拟惯性的增大与功率调频系数的减小 恶化 VSG 之间的交互影响,减少系统抗扰动能力。文献[16]提出了一种自适应惯量、阻尼 控制原理,通过采集振荡过程中的转子角频率信号,在振荡加剧时增大转动惯量与阻尼系 数,在振荡减小时,减小转动惯量以加快恢复速度,可以在一定量上改变频率响应特质。 文献[17]通过对光伏机组并入电网进行模态剖析,结果表明光伏机组并网后会产生新的模 态,或许会削弱系统阻尼特质,致使系统稳定性降低,其中 VSG 控制参数对系统阻尼特 性影响较大,提出一种VSG参数优化办法。文献[18]简化了有功环惯量模拟环节,省略了 锁相环环节,无需问题期间考虑锁相环精度的问题,同时同步发电机模拟负荷分配的思 想,提出了一种多机VSG惯量匹配办法,达成各VSG可以按容量合理分配负荷。文献[19] 通过剖析机电振荡与虚拟惯量之间的数学关系,提出了一种虚拟惯量优化配置办法,因为 无需测量很难获得的惯量中心,相较于传统办法具备更高的实用性。文献[20]通过打造 定子侧戴维南与转子侧诺顿模型,剖析了风电机组并入电网对系统振荡模式的影响,同时 发现弱电网下锁相环环节会减少 VSG 控制环节阻尼比,减少系统稳定性。综上所述,目 前主动支撑技术现已成型,但还在不断开发与健全之中,针对新能源机组并网稳定问题 与 VSG 控制参数的剖析得到了不少有用的结论,为后续主动支撑控制理论的进步起到了 推进用途。1.2.2电力系统低频振荡研究近况电力系统中的低频振荡是一种容易见到的有功振荡,其振荡频率一般在 0.1~2.5Hz 之间。现在国内外已有很多关于电力系统的低频振荡和阻尼控制的研究,有学者觉得因为电力系 统为典型的非线性系统,其运行过程中具备一些非线性振荡模式,由此低频振荡现象可能 与电力系统非线性模型有关[21];或者也有文献指出,低频振荡是因为电力系统遭到周期性 的干扰,而产生的一种强迫振荡[22];在这个方向上还有很多研究成就,但现在都有肯定 的针对性与局限性,还有待理论的进一步深入。本文主要基于负阻尼理论作为低频振荡产 生的机理。当电力系统遭到扰动时,发电机转子角上会产生相对摇摆,进而使联络线上发生功率 波动。当扰动消失后,假如联络线上的功率振荡可以非常快平复,则觉得系统处于振荡稳定 状况;假如联络线上功率波动平复时间较长,甚至振荡幅值不断增大,最后致使系统解列, 则觉得此时系统处于振荡不稳定状况。对于系统稳定情况,若转子角摇摆可以非常快平息, 则觉得系统具备较好的阻尼特质;反之则觉得系统处于弱阻尼情况或者阻尼为负。伴随国内能源进步的不断推进,电网规模不断扩大,能源互联逐步进行,电网中低频 振荡现象不断出现。 2001 年以来,因为南方电网强受端、长距离、重负荷送电的布局,低 频振荡现象时有发生,紧急的危及电网的安全稳定运行[23-24]。在全国互联的背景下,东北 系统、华北系统、三峡等独立的大规模地区电网之间呈现弱互联结构,电网稳定性较低, 低频振荡现象频生[25-26]。低频振荡已经成为妨碍远距离功率输送的一个主要是什么原因,由此 对该问题的研究一直以来备受关注,具备非常强的现实意义。- 4 -1969 年, F. P deMello 和 C. Concorpa 在单机无穷大电力系统 Heffron-Phillips 模型的 基础上,剖析了电力系统低频振荡产生的机理,指出引起低频振荡重要原因是因为系统的 负阻尼力矩。当使用高增益、低时间常数的励磁调节时,当系统负荷增大时,会产生肯定 的负阻尼转矩,当系统负阻尼转矩过大,而正阻尼转矩不足时,系统会呈现负阻尼或弱阻 尼特质,当系统发生扰动时,引起系统功率振荡[27]。因为该机理易于理解,便于应用,并 且物理意义明确,是现在最成熟的低频振荡理论,为之后低频振荡的有关研究提供了理论 依据。在随后的研究中发现,通过对同步发电机励磁控制的进一步剖析,提出了一种使用 转速和频率偏差作为反馈信号的控制办法,可以有效抑制电网的低频振荡。该办法被称作 电力系统稳定器[28]。文献[29]证实了该稳定装置在实践中的有效性。然而,因为发电机的 转速偏移信号,会引起轴系扭转振动,因此应慎重选取信号测量点[30]。针对电力系统稳定 器的参数调整问题,相位补偿办法被第一提出并在实践中得到了广泛的应用[31]。同时,最 优控制办法通过借助状况反馈与输出反馈优化控制器,也可以为电力系统稳定器进行参数 配置[32]。M. J. Gibbard在文献[33]中剖析稳定器对多机系统中各台机组的阻尼贡献度, 同时剖析了稳定器参数对系统振荡模式的影响程度,并推导了阻尼转矩的数学表达式。 2000年,M. J. Gibbard对多机电力系统稳定器的机理作了较为明确的讲解,并从理论上 论证了模式剖析法与阻尼转矩法之间的一致性[34-35]。综上可知,现在针对传统同步发电机低频振荡问题的研究相对健全,然而伴随新能源 在电网中渗透率不断提升,可再生能源并网对电力系统振荡稳定性影响越发要紧。近年来, 针对新能源机组低频振荡问题进行一系列研究,并且获得了不少成就。文献[36]从新能源 系统阻尼特质的角度触发,剖析光伏机组并网对系统阻尼特质的影响,经剖析得出,大容 量光伏机组并入电网可以在一定量上抑制系统机电振荡,同时,通过将转速信号经 过比率环节附加到有功环和无功环上,可以对有功环节和无功环节进行附加阻尼控制,增 强系统的阻尼特质。文献[37]阻尼转矩法剖析VSG接入电网对电力系统振荡稳定性的影响, 借助特点值剖析得到VSG并网有益于系统稳定,其与状况变量3和5密切有关。文献[38] 剖析了 VSG与同步电机系统振荡模态有什么区别,因为VSG模拟了传统同步电机的转子运动 环节,致使原本不涉及振荡模态的新能源机组开始参与系统低频振荡。同时发现 VSG 调 频速度对系统阻尼特质影响较大,基于储能的 VSG 的调频速度较快,有益于系统的振荡 稳定性,而基于风机的调频速度较慢,对系统振荡模态影响较小。文献[39]对电力电子化 系统振荡问题作了详细的探讨,指出来现在针对该问题的研究方向,可以通过增加虚拟阻 尼、减小测量装置的延时环节和设计专门的电力电子装置来抑制振荡。文献[40]通过打造 VSG小信号模型,剖析了 VSG并网所产生的功率振荡机理,同时研究了在线路参数,输 出功率变化的状况下, VSG 无功-电压下垂环节对系统振荡稳定性的影响规律。不过上述 文献只在单机无穷大系统进行仿真求证,忽视了多机系统新能源机组之间的动态交互作 用。文献[41]借助阻尼转矩法剖析了 VSG并入电网对系统小干扰稳定的影响,相对于传统- 5 -剖析中只考虑VSG功率环节,搭建VSG低阶小信号模型,该文献打造包括锁相环、电压 电流环在内的完整的小信号模型,使后续 VSG 阻尼特质剖析更为健全。同时提出一种状 态矩阵消元办法,通过消去无需的状况变量,把高阶状况方程矩阵转化为只含功角与角 速度的两阶增广矩阵,由此推导出VSG阻尼转矩,并在此基础上剖析了 VSG控制参数对 系统稳定性的影响。文献[42]打造了 VSG并联小信号模型,并对其进行模式剖析,研究了 下垂系数、VSG参数对系统振荡模式的影响,并通过灵敏度剖析,揭示上述参数对系统对 应模式的贡献度。文献[43]剖析了线路电感对VSG机组动态稳定性的影响,发现线路电感 一般会在系统中等效产生负阻尼转矩,影响系统稳定性,同时提出一种虚拟电力系统稳定 装置设计办法,可以达成虚拟励磁等效力矩的补偿,但只能将负阻尼力矩补偿到零,不可以 额外提供阻尼力矩,同时在补偿阻尼转矩时或许会引入非必须的同步转矩。1.3论文主要工作及章节安排针对全球能源危机与环境问题,国内提出要构建以新能源为主体的新型电力系统,而 高比率可再生能源、高比率电力电子装备接入电网是新型电力系统的典型特点。伴随高比 例可再生能源并网运行取代为系统提供惯量支撑的传统机组,将致使系统整体刚性惯量下 降,给电力系统安全稳定运行带来巨大挑战。而主动支撑控制的引入也带来了同步发电机 动态稳定性问题。因为主动支撑控制模拟了虚拟励磁调压环节,在控制回路中容易产生负 阻尼力矩,在系统遭到扰动时,存在机电振荡风险。由此,本文旨在结合主动支撑控制技 术,使新能源机组具备一定量的惯量支撑能力与阻尼控制能力,提升新能源机组的抗扰 动能力。同时,在此基础之上设计虚拟PSS环节,为系统提供一定量的阻尼力矩,抑制 系统功率振荡风险。各章节具体研究内容如下:第一章讲解了课题研究的背景和意义,主要介绍了当今能源进步形势,与新形势下, 电力系统在进步过程中所遇见的问题与挑战。同时介绍了主动支撑控制、电力系统低频振 荡等研究内容的进步经历,并且结合现在新能源占比不断增高的形势,论述了该研究方向 上所获得的研究成就,为课题后续章节的研究奠定基础。第二章主要介绍了主动支撑控制方案的数学模型及其控制框图,其中相较于传统VSG 控制方案,主动支撑控制调压环节模拟了传统同步发电机的一阶励磁方程与自动电压调节 装置;第二通过搭建四机两区仿真模型,剖析基于主动支撑控制方案与传统 VSG 控制策 略的新能源机组,在发生问题状况下的电压、功率支撑能力,仿真结果验证了主动支撑控 制方案的优越性。最后推导了单机无穷大系统线性化Phillips - Heffron模型,为后续章节 主动支撑控制方案阻尼特质研究做铺垫。第三章旨在研究主动支撑型新能源机组功率振荡问题,第一本章基于阻尼转矩法,论 述了主动支撑三阶模型功率产生功率振荡的原理。并在此基础之上通过模拟传统同步电机 PSS装置,提出了一种虚拟功角与虚拟励磁的虚拟PSS双环控制结构,可以向在一定量 上改变系统阻尼特质,从而抑制系统功率振荡。同时,为优化虚拟PSS控制成效,本章设- 6 -计一种虚拟PSS变系数控制环节,通过在振荡过程中灵活配置虚拟PSS增益系数,进一步 改变虚拟 PSS 的振荡抑制能力。最后在仿真软件中搭建单机无穷大系统进行仿真验证,分 析未配置PSS、配置虚拟励磁PSS、配置虚拟功角PSS和配置虚拟双PSS四种工况下系统 的振荡抑制成效,同时剖析了虚拟PSS增益系数对系统稳定性的影响。最后,借助仿真验 证变系数控制环节的有效性。第四章主要深入探讨了虚拟功角PSS在多机电力系统中的控制成效。通过搭建单台机 组附加虚拟功角 PSS 的多机系统状况方程,剖析系统的振荡模式,并通过在仿真软件中搭 建三机九节点环网模型和四机两区系统模型,剖析了虚拟功角PSS在传统VSG控制方案 中的控制成效,并对比了在多机系统中虚拟功角PSS与虚拟励磁PSS的控制成效,验证虚 拟功角 PSS 在多机电力系统中的有效性。第 2 章 基于同步发电机三阶模型的主动支撑控制模型2.1引言上一章主要介绍了现在能源进步形势,与主动支撑控制的进步近况。本章第一将主 要介绍主动支撑型新能源机组建模过程,对其中同步发电机三阶模型、虚拟调频环节、虚 拟励磁环节进行详细介绍。第二,构建单机无穷大系统PhiHips-Heffron模型,为后续研究 新能源机组阻尼控制机理做铺垫。2.2基于三阶模型的主动支撑控制系统模型基于同步机标准三阶模型的主动支撑控制方案模拟了同步发电机外特质,使得新能源 并网逆变器的励磁和调速系统控制方法与系统传统机组的自适应调节过程相吻合。相比于 传统PLL锁相环控制方案,主动支撑控制方案使得变流器的功角控制不倚赖于电网角速度 的变化而变化,增加了新能源并网的自主性和抗扰性[44-45]。基于同步机三阶模型的主动支 撑控制框图如图 2-1 所示。图 2-1 基于三阶模型的主动支撑控制框图2.2.1同步机标准三阶模型为了使得新能源并网逆变器具备同步发电机的调频调压特质,依据同步发电机的二阶转子运动方程及一阶暂态电势方程,打造同步机标准三阶模型,模型如下:dE ,Td =Efd - Eq- id 式中:H为虚拟惯量,D为阻尼系数,rn为标么值下的发电机角速度,Ae为额定转速与 实质转速的偏差,Pref为参考功率,Pe为电磁功率,0为发电机功角;TdO,为同步发电机励 磁绕组的时间常数,Eq为暂态电动势,Efd为强制空载电动势,id为直轴电流分量,Xd为直 轴同步电抗,Xd'为直轴瞬变电抗。主动支撑控制有功环模型如图2-2所示。图 2-2 主动支撑控制有功环模型主动支撑三阶模型有功环与传统 VSG 二阶模型相似,通过模拟传统同步机转子运动 方程,可以使新能源机组的惯量和阻尼特质与传统同步发电机近似。主动支撑控制励磁环 模型如图 2-3 所示。图 2-3 主动支撑控制励磁环模型传统VSG二阶模型无功环节通常使用无功下垂环节,在稳态运行点附近,VSC端口 电压与输出无功功率可以近似成一种线性关系,但在系统发生问题时,单纯的线性关系 可能不满足系统电压调节的需要。第二无功下垂环节像一次调频,是一种有差调节, 通常不可以在问题后使电压恢复到其额定值。主动支撑三阶模型励磁环引入了一阶暂态电压 方程,同时模拟了同步发电机自动电压调节器,可以比较机端电压参考值与实质值,依据 其偏差量进行相应,改变VSC励磁电压,从而调节VSC输出的无功功率。在系统出现不 平衡功率冲击时,虚拟励磁调节器可自动调整VSC的端口电压,可以有效提升系统的动态 电压稳定性,其虚拟励磁调节器可简化为用电压偏差量作为输入信号的等值一阶惯性环节,表达式为:Kxr = A"f 1+ Tes式中:Umeas为出口端电压,Uef为电压参考值,AEf为励磁电压偏差量。222虚拟调速器环节为了使新能源机组可以在扰动后自发调节功率,达成多机之间功率的自行分摊,通过 模拟同步电机一次调频原理,设计 VSC 虚拟调速环节。虚拟调速器为有功/频率线性关系, 通过频率变化量修正有功功率参考值,进而控制VSC有功输出。其输出有功功率和系统频 率之间满足如下关系:KG =Pref -Pe式中:fref为频率参考值,fmeas为频率实质响应值,Pbref为功率参考值,Pe为实质输出的有 功功率,Km为调差系数。具体控制框图如图2-4所示。2.2.3虚拟阻抗环节因为在系统发生问题时,将致使新能源机组VSC端口电压降低,产生过大的问题电流, 容易对新能源机组VSC安全稳定运行导致风险,所以在新能源机组的内电势F与外部节 点电压Eref之间引入虚拟定子绕组环节,具体控制框图如图2-5所示。具体数学表达式如下: - =Udref + jUqref 将式实虚部离别得:Uref = Edref _ + iqX<U , = E . -i,x — i rI qref qrf d q式中:Udref为直轴电压参考值,Uqref为交轴电压参考值,Edref为直轴内电势,Eqref为交轴 内电势,r为虚拟电枢电阻,X为虚拟同步电抗。2.2.4内环控制器框图内环控制器为 dq 解耦的电压外环与电流内环控制。通过上层功率环控制产生电压指 令,将实测电压指令与电压参考的差值输入的PI环节中,其输出值作为电流内环的电流参 考,其与实测电流值的差值再经过一个PI环节,得到VSC所需的占空比指令。内环控制 器框图如图 2-6 所示。2.3四机两区系统仿真验证为验证当系统发生问题时,主动支撑控制方案与传统 VSG 控制方案的无功电压支撑 能力及其并入电网对系统阻尼特质的影响,在仿真软件中搭建典型的IEEE四机两区系统 进行剖析验证,四机两区系统中,第二台发电机组使用使用同等容量的主动支撑型 VSC 代替,其余发电机组使用传统同步发电机。其中,恒功率负荷Loadl、Load2分为 967MW-jl00Mvar,1716MW+j250Mvar。主动支撑控制与传统VSG控制有功环中虚拟惯量 H设为10,阻尼系数D设为15,输电线路的电压等级为220kV,发电端电压等级为10kV。传统 VSG 控制方案其有功环节模拟发电机转子运动方程,与主动支撑方案有功环节- 11 -相同,其无功环节模拟传统发电机在稳态运行点的电压-无功下垂特质,在稳态运行点新能 源机组VSC输出的无功功率与端口电压可近似为一种线性关系。传统VSG电压-无功下垂 环节的数学表达式为:T = Ku + Qref 一 Qe式中:Eqref为q轴内电势参考值;K为电压-无功下垂比率系数,"ref为逆变器出口电压参 考值,"meas为逆变器出口电压的实测值,Qref为逆变器出口无功功率参考值,Qe为逆变器 出口无功功率实测值,T为积分环节时间常数。传统VSG电压-下垂环节如图2-8所示。为验证主动支撑控制方案相较于传统控制方案的优越性,在t=700s时,在节点8处设 置三相短路问题,在t=700.6s时问题切除,对比两种控制方案的功率-电压支撑能力。四机 两区系统中新能源机组VSC端口电压对比图如图2-9所示。由仿真波形图2-9 可知,在问题发生瞬间,相较于传统VSG控制,主动支撑控 制电压跌落程度更低,具备更强的电压支撑能力。由仿真波形图2-9 可知,主动支撑 控制方案在问题切除后可以迅速恢复到电压参考值,达成暂态电压的无差调节。而传统 VSG控制方案在问题切除后,VSC端口电压持续进行等幅振荡,系统不可以维持稳定,由此 可见,传统 VSG 控制方案在一定量上会恶化系统阻尼特质,使系统陷入弱阻尼或负阻 尼状况,电压调节能力并不理想。四机两区系统中新能源机组VSC无功功率与有功功率出 力对比图如图 2-10,图 2-11 所示。- 12 - VSC无功功率输岀波形 问题瞬间VSC无功功率输岀波形图2-10四机两区系统中新能源机组VSC无功岀力对比图图2-11四机两区系统中新能源机组VSC有功岀力对比图由仿真波形图2-10 可以看出,主动支撑控制方案相较于传统VSG控制方案在系 统问题发生瞬间可以提供更多的无功岀力,可以在一定量上预防端口电压跌落太大所造 成的系统解列,具备更强的无功支撑能力。同时由仿真波形图2-10 、图2-11可以看出, 在系统问题发生后,主动支撑控制方案新能源机组VSC并网的有功与无功的控制能力更为 有效。在问题切除后,基于主动支撑控制的新能源机组VSC有功无功输出能更快恢复到稳 定状况。而传统 VSG 控制方案在问题切除后,相较于主动支撑控制呈现有功、无功功率 等幅振荡状况,影响系统安全稳定运行。2.4本章小结第二章主要介绍了基于三阶模型主动支撑控制的建模过程,对其中同步发电机三阶模 型、虚拟调频环节、虚拟励磁环节、虚拟阻尼环节与底层电压电流双环进行了详细介绍。 其中基于三阶模型的主动支撑控制相较于传统 VSG 控制改进了无功下垂环节,通过在仿 真软件搭建四机两区仿真模型进行对比,剖析了使用基于三阶模型的主动支撑控制方案与 使用电压-下垂环节的传统VSG控制方案在系统发生问题期间,新能源机组的电压支撑能 力、有功功率与无功功率的调节成效,仿真结果验证了在有功环节参数相同的状况下,主 动支撑控制方案相较于传统VSG控制方案具备更强的电压支撑能力,同时,传统VSC控 制在问题后会减少系统阻尼特质,引起端口电压与输岀有功无功功率等幅振荡,减少了系 统稳定性。最后,本文介绍单机无穷大系统线性化Phillips - Heffron模型,为后续剖析新 能源机组阻尼控制机理做铺垫。- 13 -第3章 基于虚拟功角-励磁双环的虚拟PSS控制办法3.1引言为保持新能源机组VSC端口电压稳定,提升新能源系统的电压与无功功率调节能力, 在主动支撑型VSC中引入了传统同步发电机的励磁调压环节,然而传统励磁环节在或许会 恶化系统阻尼特质,在振荡回路中等效产生负阻尼转矩,易引起系统功率振荡。因此本节 借助阻尼转矩法对无附加阻尼控制系统功率振荡进行剖析,研究系统附加阻尼力矩机理。 第二,介绍一种虚拟功角-励磁双环构造的构网型虚拟 PSS 控制办法,第一通过模拟传统 PSS控制思路,在主动支撑虚拟励磁回路中构建虚拟励磁PSS环节,同时,因为单机无穷 大系统功率振荡问题受功角影响较大,本文借助电力电子器件灵活配置的特征,在有功控 制环节创建虚拟功角 PSS 环节,该办法通过虚拟功角 PSS 控制与虚拟励磁 PSS 控制同时 用途,弥补单一阻尼力矩不足的问题,使系统呈现出较强的阻尼特质。最后,设计一种变 系数控制环节,改变虚拟PSS的振荡抑制成效,并搭建仿真模型,验证该控制方案的正确 性。3.2单机无穷大系统 Phillips-Heffron 模型单机无穷大系统的VSC使用三阶实用模型,以兼顾励磁系统动态和发电机凸极效应, 励磁系统为静止励磁系统并用一阶惯性环节描述,机械功率恒定,线路忽视分布电容及损 耗,用电抗X表示,无穷大系统电压为U=UZ0°,U=const。主动支撑型VSC无穷大系统的线路电压方程为Ut= jXtIt+ Ub 式中,Ut为VSC端电压,Xt为线路电抗,I为线路电流,Ub为无穷大母线电压。图 3-1为主动支撑型VSC无穷大系统的结构示意图。Ut UbI fF——IVSC It图3-1主动支撑型VSC无穷大系统的结构示意图在 d-q 坐标系下,式可表示为Utd +jUtq =jXt+Ud +jUq 式中:Utd、Utq为VSC端电压Ut的d轴分量和q轴分量:Ud、Uq为无穷大母线电压的d 轴分量和 q 轴分量。主动支撑型VSC内部的电压电流方程为- 14 -[Utd = XItdqqUt = E' - X:I.tq q d d式中:Xq为交轴同步电抗,X'd为直轴瞬变电抗。Id、Iq为线路电流I的d轴分量和q轴分 量。由式-式可得d-q坐标轴下线路电流和VSC端电压的表达式为电磁功率Pe和空载电动势Eq可以表示为:P=UI+UIe dd qqE=E + Iq q d dd由式-式可得X t E ub X dcosplaydt q + b dX + X: X + X: tdtd将式在系统稳态运行点线性化,除变量丈、AE;外,其余变量用K〜K表示,可 以得到'比=K 空 + K AE't12q< AE = K3AE' + KA q3q4AU = KA + K AE '式中系数K1~K6是和系统结构、参数、运行工况有关的常数。其中,K1~K6分别为:Eq 0Ub Ub2K1 = qr b cosplay50 严 cosplay250 Xd工 Xd工Xq工- 15 -K3 =独sin氏XdZUb .K4 = 一f b sin 8qxdYUtdoXqUb COs 氏 UtqoUb0>Xd sin 氏K5 = Xt 0 xq E UtoXdT.K = Utdo X^6 % Xl式中:XqE=Xt+Xq; XdE=Xt+Xd; X,dE=Xt+X,d;下标为0表示该响应变量在系统稳态运行点时的 数值。将式带入式、式中,打造单机无穷大系统的 Heffron-Phillips 模 型如下所示:AAE;= £ 丄d0=— T AEf - T 式中,其中系数 K1~K6 是和系统结构、静态运行工作点有关的参数。 达式为:其状况空间表00e0D0一MKTdoKeK6A5AEqAE:依据式可得全系统的传递函数框图为:图 3-2 单机无穷大系统 Phillips-Heffron 模型3.3主动支撑型VSC附加虚拟双PSS原理针对系统负阻尼转矩可能致使的功率振荡现象,传统同步发电机组一般会依赖PSS来 进行调节,由此VSC控制结构中也可通过设计虚拟PSS来附加阻尼控制。对此,本文提 出一种虚拟功角与虚拟励磁的 PSS 双环控制结构,使系统的阻尼特质得到进一步提高。附 加虚拟功角与虚拟励磁的PSS双环控制结构的PhiHips-Heffron模型,具体如图3-3所示。 接下将主要结合图3-3,借助阻尼转矩法剖析虚拟PSS双环控制原理。图3-3附加虚拟功角与虚拟励磁的PSS双环控制结构的Phillips-Heffron模型3.3.1无附加阻尼控制系统功率振荡剖析为探究无附加阻尼控制时,系统的阻尼特质,第一借助阻尼转矩法,剖析无附加阻尼- 17 -控制时系统的阻尼转矩[46],设图3-3中丈到乩的传递函数为F ,其式如下K2K + k*K6Ka + 设无附加阻尼控制时,主动支撑型VSC励磁环节提供的电磁转矩为 4,由图2-8可 知,NTe由K支路与K支路产生的阻尼转矩两部分组成,可表示为ATe = MA + ATb 其中,ATA为K支路所提供的转矩,ATb为K支路所提供的转矩,ATA和ATb的式分 别如下因为ATa受参数K影响,在系统发生扰动过程,系统稳态运行点的功角%变大,K 可能为负,致使ATA产生负的阻尼力矩,K5的表达式如下U oXqUboCOs* UqXIUbosi叭U X + Xt) Ut0 当K为负时,基于式,在A5和Ae相平面上对转矩ATa进行剖析,如图3-4所示。图3-4 ATa的转矩矢量图图中①为,②为ATb的分母矢量。由图3-4可知,通过对ATa作正 交分解,分解成横轴的同步转矩ATs和纵轴的阻尼转矩ATd,可以看出在当参数K5取负值 的状况下,其合成转矩ATA坐落于矢量图的第四象限,且纵轴的阻尼转矩ATd为负数,负阻 尼转矩的引入会减少系统阻尼转矩,使系统陷入弱阻尼或负阻尼状况,当负阻尼转矩大于 正阻尼转矩时易产生振荡失稳,减少系统稳定性。在复频域下,电磁力矩可表示为:ATe=F A0 式中,A=-ds+jes为系统的机电振荡模式。同时,在复频域下,Ae可以表示为- 18 -A血aj =亠姑⑷+ - ®0 ®0假设电磁力矩可以做如下分解: 00FAJ = TAJ+ T 手 AJ+ jTd 牛 A顽) 由式可得阻尼转矩可表示为T =牛 Im [F3.3.2虚拟励磁PSS原理针对励磁环节可能致使的低频振荡现象,传统电机一般会依赖PSS来抑制系统的负阻 尼转矩,因为主动支撑控制与同步电机在物理和数学上存在肯定的等效性,因此,主动支 撑控制方案同样可以通过模拟传统同步发电机PSS装置,进而对电力系统进行稳定性调节, 由此本文设计了虚拟PSS控制方案,因为该虚拟PSS环节用途于励磁回路,为预防与后文 混淆,将该虚拟PSS环节称为虚拟励磁PSS环节。其通过将A®作为控制信号,使其经过 传递函数Gupss后反馈到励磁回路,最后在系统中产生附加电磁转矩ATpss。附加虚拟励 磁PSS控制框图如图3-5所示。F = 一小丿 KK 虚拟励磁PSS提供的附加电磁转矩ATupss为ATupss = Fupss Gupss A® 在稳态时,转子角速度偏差量为零,PSS输出附加电压信号Aupss为零,因此仅在动态 过程中发挥用途,并不会干扰原系统的稳定运行状况,不需要另加复位环节。将式 带入到式中可得:AT = KGss "桦 + K K3.3.3虚拟功角PSS原理传统电力系统功率振荡问题,本质上是由负阻尼引起的功角持续增幅振荡的小干扰功 角稳定性问题,由此,通过直接对功角进行控制可得到较好的控制成效。但传统同步发电 机没办法直接控制功角,只能通过调速器对功角进行间接控制。在系统功率振荡的早期研究 中,将频率偏差作为反馈信号引入到原动机中获得了肯定的振荡抑制成效,但因为调速器 响应时间较慢,对振荡的抑制成效较差。而主动支撑型控制方案借助电力电子器件配置灵 活、响应迅速的优势,可以将控制信号直接附加到功角上进行控制,与传统机组功率振荡 抑制办法相比具备更好的响应速度及控制成效。虚拟功角 PSS 控制可将转子角速度偏差量 Ae转变成AS量。附加虚拟功角PSS的后控制框图,具体如图3-6所示。由图3-6可以看出,虚拟功角PSS通过在系统整体控制框架中引入功角AS的修正量 ASpss作为附加阻尼控制,本文主要剖析ASpss对系统阻尼特质的影响,为预防符号混淆, 后文中ASpss统一用Gspss Ae表示。由图3-3可知,附加虚拟功角PSS向功率振荡回 路额外贡献的阻尼转矩分为两部分,既K1通路的 ATspss1和K通路的ATspss5,其表达式如下:ATSpss1 = K1GSpAeATSpss5 = FSpGSpAe式中:Fspss为Gspss Ae从K支路到达ATspss的前向通道的传递函数。式如下KK + KKKKK 虚拟功角PSS提供的附加电磁转矩ATsps为ATSpss = FSpssGSpssAe+ K1GSpAe 将拉普拉斯算子s = jG代入上式可得:- 20 -3.4主动支撑型VSC附加虚拟双PSS参数配置上节主要讲述了虚拟双pss的控制结构,但要保证附加电磁转矩能提供正的阻尼力矩, 进而提升系统振荡模式中的阻尼,还需要对虚拟双PSS参数进行配置。因此,本节借助留 数法对GpSS参数进行配置,通过设置合理参数,改变系统的振荡模式,提升虚拟双PSS 的可控性[47]。含功角 PSS 的 Heffron-Phillips 状况方程表达式可以写成如下形式:fsAX = &AX + b Au0 dp— pss<y = C axAdpss = H d y式中,A0和C0T分别为开环系统的状况矩阵和输出向量,bdpss为附加功角PSS后系统的控制向量,H为功角PSS的传递函数。 其中,式中:A,为闭环系统状况矩阵。概念Kdpss为反馈控制器的传递函数Hd中的一个参数变量。则该参数对系统振荡模 式的影响可表示为式中,V.为矩阵A0对应于各特点值的右特点向量;wT为矩阵A0对应于各特点值的左特点- 21 -向量。其中,可控指数可叽与可观指数cT耳相乘为留数,即R = wTb cTv. =R ZpiiS pss 0 i i i因为PSS一般由超前滞后环节构成,设功角PSS的传递函数为Hs = %" Kp : + ;;阳总由式、式可得:d& = r 兀s = R 设装设虚拟功角PSS将来,闭环系统的目的振荡模式为几,因为期望系统装设虚拟PSS 后机电振荡模式的频率维持不变,而阻尼控制得到增强。设振荡模式的虚部近似不变,可 以得出:后的状况空间表达式为同理功角PSS,含励磁PSS的Heffron-Phillips状况方程表达式可以写成如下形式:f sAX= AAX+ b Au0 upss pss< y = cT AX Aup- = Hu y式中,bupss为含功角PSS开环系统的控制向量,Hu为功角PSS的传递函数。其中,励磁PSS与功角PSS除状况方程不同外,其参数配置办法基本相同,具体步骤略去,最后得到装设励磁 PSS 后的状况空间表达式为式中:Kupss、T1'、T2、T3'、T4为励磁PSS配置的参数。结合式与式,可得附加虚拟双 PSS 后系统的状况空间表达式为3.5虚拟双PSS控制对系统振荡模式的影响本节主要研究虚拟双PSS控制参数对单机无穷大系统振荡模式的影响,一方面验证 虚拟双 PSS 参数配置的有效性,其次为剖析不同增益系数对系统小干扰稳定性的影 响。3.5.1无附加阻尼控制系统模式剖析对单机无穷大系统进行模式剖析,系统参数如表3-1 所示,表中参数均为标幺值。表3-1 系统参数参数 数值 参数 数值直轴同步电抗Xd 1.8 电压调节器增益Ta 0.05交轴同步电抗Xq 0.1 电压调节器时间常数Ka 50直轴暂态电抗x'd 0.2 线路电抗 Xt 0.15转子惯性常数 M 8 稳态运行点输出功率 Pt0 0.9阻尼系数D 16 稳态运行点端电压U 1.05励磁绕组时间常数Tdo 5 无穷大母线电压Ub0 1单机无穷大系统状况空间表达式如式所示,将表1 参数带入到式中, 可求得系统原始特点值,如表3-2所示。可见系统特点值实部均为负,系统小干扰稳定。表 3-2 无附加阻尼控制系统特点值序号 特点值实部 特点值虚部 自然振荡频率 阻尼比1 -9.0389 0 0 12 -12.1572 0 0 13 -0.9589 12.8248 2.04 0.074564 -0.9589 -12.8248 2.04 0.07456由表3-2可知,原始系统的振荡模式为-0.9589±12.8248j,由式可知,系统原- 24 -3.5.2装设虚拟双PSS后对系统振荡稳定性影响为验证虚拟双PSS参数配置的有效性,设目的振荡模式九为-1.9589+12.8248j,在原 始系统的基础上配置功角PSS参数,可得:时间常数T1、T3取值为0.09,时间常数T2、 T4取值为0.084,虚拟功角PSS增益系数KSpss取值为4.1 ;将虚拟功角PSS参数带入式 中, 通过计算其状况矩阵的特点值,得到附加功角 PSS 后系统的振荡模式: -1.9648±12.7881j。同理配置励磁PSS参数:时间常数T1、T3取值0.09,时间常数T2、T^ 取值为-0.51,虚拟励磁PSS增益系数Kupss取值为1.68。将虚拟励磁PSS参数带入式 中,通过计算其状况矩阵的特点值,得到附加励磁PSS后系统的振荡模式:-2.239±12.8756j。 将上述双PSS参数带入可得附加虚拟双PSS后系统的振荡模式为-3.67±12.97i。由此可知,通过附加虚拟功角PSS和虚拟励磁PSS,能在一定量上改变系统的机电 振荡模式,同时在单机无穷大系统下,虚拟励磁PSS和虚拟功角PSS可以起到叠加用途时, 让系统小干扰稳定性进一步提升,弥补附加单一阻尼控制引起的补偿转矩不足的问题,验 证了虚拟双 PSS 参数配置的有效性。在仿真软件中搭建单机无穷大电网仿真算例,负荷额定功率为500MW,新能源机组 逆变器额定功率为700MW,虚拟双PSS参数如上述所示,系统参数如表1所示。设置扰 动为:在t=200s时,系统负荷有功突增20%,察看系统频率波动和有功输出的变化。附加 不同PSS控制方案下系统频率响应波形与功率响应波形图如图3-7、图3-8所示。- 25 -由图3-7、图3-8可知,仿真结果表明相对于无附加阻尼控制系统,附加虚拟PSS控 制有功输出与频率响应振荡幅度更小,受扰动后功率振荡平复时间更短,有更好的振荡抑 制成效。其中,在同一振荡模式下,虚拟功角PSS控制比虚拟励磁PSS控制的有功、频率 振荡幅值更小,在扰动后虚拟功角 PSS 控制能更快到稳态值,具备更优的振荡抑制成效。 虚拟双 PSS 控制相较于虚拟功角 PSS 控制和励磁 PSS 控制有更大的阻尼转距,振荡抑制 成效更好,仿真结果与之前的理论剖析结果维持一致。3.5.3 不同增益系数对系统振荡稳定性影响将表1中参数带入式(3-48)的状况矩阵中,超前滞后环节时间常数T1-T4取3.5.2节 中的值,可得其特点方程,状况方程特点根主要受Kdpss的影响,Kdpss取不一样的值会对系统 振荡稳定性产生不同成效,图3-9为虚拟功角PSS增益Kdpss从0变化到20时的特点根轨 迹图,剖析了虚拟功角PSS增益Kdpss变化对系统特点根轨迹的影响。初始状况时,系统特 征根s1和s2是离虚轴近期的共轭特点根,而s3-s8为只有实部的负实根,与系统振荡模式 无关,因此系统的机电振荡模式为s1和s2,伴随增益系数Kgpss的增加,s1和s2渐渐离得远远的 虚轴,系统呈现较强的阻尼特质。图3-9 Kpss=1: 1: 20的特点值轨迹图表3为Kpss取不同值时所对应的机电振荡模式与阻尼比。由表可得,伴随增益系数Kpss 的渐渐增加,系统机电振荡模式的虚部和自然振荡频率基本维持不变,阻尼比渐渐增加, 系统遭到扰动后的恢复速度增强。表 3-3 不同增益下的系统机电振荡模式Kdpss 机电振荡模式 自然振荡频率/Hz 阻尼比1 -1.2±12.8j 2.04 0.09345 -2.19±12.8j 2.04 0.16910 -3.43±12.6j 2 0.26215 -4.7±12.4j 1.97 0.35520 -5.99±12j 1.91 0.446- 26 -通过时域仿真对上述结论进行验证,设置扰动为:在t=200s时,负荷有功突增20%。 对比Kpss取不同参数下,主动支撑型VSC输出功率变化状况。不同增益系数Kpss下主动 支撑型VSC功率响应波形如图3-10所示。由仿真结果可以看出,当增大KdpSS的取值时,主动支撑型VSC输出功率的振荡频率 几乎不变,振荡幅值不断衰减,在Kp-取20时,功率振荡可以在2s之内恢复到稳态值, 恢复稳定所需时间渐渐降低,仿真结果与上述结论维持一致。由此可知,在单机无穷大系 统中,增大虚拟功角PSS增益系数Kpss,有益于提高系统振荡稳定性。同理于虚拟功角PSS。图3-11为虚拟励磁PSS增益KupSS从0变化到20时的特点根轨系统存在 s1 和 s2、 s3 和 s4 两组共轭特点根,初始状况时,系统特点根 s1 和 s2 是离 虚轴近期的共轭特点根,伴随增益系数Kupss的增加,系统特点根s1和s2先离得远远的虚轴,系 统阻尼特质增强;但伴随KupSS不断增大,系统特点根s3和s4持续挨近虚轴,系统稳定性 开始降低。表4为增益系数KupSS变化时,系统的机电振荡模式与阻尼比。由表4可知,当增益系 数KupSS从1增大5时,系统机电振荡模式实部绝对值渐渐增大,系统阻尼比渐渐增强,扰 动后恢复能力增强。当增益系数Kupss继续增大时,系统机电振荡模式挨近虚轴,系统阻尼- 27 -比明显降低趋势,弱化了系统的阻尼特质。表 4 不同增益下的系统机电振荡模式Kupss 机电振荡模式 自然振荡频率/Hz 阻尼比1 -1.64±12.8j 2.04 0.1275 -2.72±8.3j 1.32 0.31110 -1.35±7.35j 1.17 0.18115 -0.7±6.84j 1.09 0.10220 -0.291±6.47j 1.03 0.0449为验证上述结论,对系统进行时域仿真剖析。设置扰动为:在t=200s时,负荷有功突 增20%。对比不同参数下,KupSS对主动支撑型VSC输出功率的影响。不同增益系数KupSS 下主动支撑型VSC功率响应波形如图3-12所示。0.92 0.91 0.90.890.880.87200 202 204 206 图3-12不同增益系数Kupss下主动支撑型VSC功率响应波形由仿真结果可得,当增益系数KupSS渐渐变大时,主动支撑型VSC输出功率的振荡幅 值先不断衰减,振荡摆动时间渐渐降低,但当Kupss增大到一定量时,振荡幅值衰减幅度 减小,振荡恢复时间变长,仿真结果与上述结论趋势一致。综上所述,增益系数KSpss , Kupss在肯定范围内增大能降低系统功率振荡的幅值,增强 系统的恢复速度,但存在肯定的临界值,超越这个界限将致使系统不稳定,同时,相对于 虚拟励磁PSS,虚拟功角PSS的增益增大对系统稳定性的不利影响较小。3.6 虚拟 PSS 变系数环节为充分发挥虚拟PSS的振荡抑制成效,本文设计了虚拟PSS变系数控制环节,因为 虚拟励磁 PSS 与虚拟功角 PSS 控制环节原理较为相似,为简化剖析过程,暂时仅在虚拟 励磁 PSS 上进行剖析。虚拟 PSS 控制变系数控制环节其原理如下:主动支撑型 VSC 转 子角振荡周期示意图如图 3-13 所示,其大致将一个振荡周期分为如图所示的四个时间 段:t1, t2, t3, t4。在t1、t3区间内,Ae不断增大,为尽量迅速的抑制振荡,需增 大阻尼转矩以预防振荡加剧;在 t2、 t4 区间内, Ae 减小,无需增大阻尼转矩,虚拟 PSS系数恢复到整定值即可,但当A®趋近于0时,为预防下一周期振荡加剧,需减小 阻尼转矩。- 28 -图3-13主动支撑型VSC转子角振荡周期示意图为达成上述控制成效,设K*为变增益系数;K0为3.3节经相位补偿法配置的初始增 益系数;K为目前时刻虚拟PSS增益系数,K的表达式如下:K= K*K0通过对有功环中的Ae状况进行辨别,进而调节变增益系数K*,主动支撑型VSC 变系数控制环节增益系数K*选取规则,由四部分组成,具体如下:第一判断目前处于振荡上半周期还是下半周期:上半周期 Ae > 0< 、下半周期 Ae < 0第二判断目前处于振荡上升阶段还是降低阶段:上升阶段降低阶段de> 0 dt de< 0 dt3)假如处于降低阶段,判断目前是不是处于 Ae 趋近于 0 的区间:趋近于0 0 < < £不趋近于0 > £式中:£为一个极小的正数。通过上述式 -判断振荡所处的时间段,不同时间段变增益系数 K*选取规则如下:K**a t u t], t3< 1 t u tptq n > £b t u t^tq n 0 < < £式中:a为增强系数;b为削弱系数。变增益系数K*选取步骤如图3-14所示。图3-14变增益系数K*选取步骤图为验证虚拟 PSS 控制变系数控制环节对系统振荡的抑制成效,在单机无穷大系统中进 行仿真验证,系统参数如表1所示,虚拟PSS参数与3.5.2节相同,此处增强系数a取值 为2,削弱系数b取值为0.5, s取值为0.00002,暂时仅考虑虚拟励磁PSS的影响。设定 在t=200s时,系统负荷有功功率突增20%,分别对比未装设虚拟PSS、装设定参数虚拟 PSS、装设变参数虚拟PSS下新能源机组的频率波动和有功输出状况。图3-15为新能源机 组功率响应波形图,图 3-16为新能源机组频率响应波形图。0.960.940.920.90.880.860.84图3-15 负荷有功突增20%时新能源机组功率响应波形50.0250.015049.9949.98200 202 204 206 208 210 212 图3-16 负荷有功突增20%时新能源机组频率响应波形- 30 -由图 3-15、图 3-16剖析可得,负荷有功突增 20%的状况下,通过对比不同控制办法 新能源机组的功率响应与频率响应,可看出未装设虚拟PSS的状况下,系统阻尼特质较弱, 有功输出与频率响应振荡幅度较大,且持续十几秒系统振荡依旧没平复,受扰动期间系 统稳定性较差;装设定系数虚拟PSS后,能抵消虚拟励磁环节负阻尼力矩的影响,通过额 外附加阻尼力矩,系统振荡幅度减小,受扰动恢复速度增强,可以更快的恢复到稳定状况, 提升了系统的振荡抑制成效;装设变系数虚拟PSS 后,通过依据目前振荡状况合理改变增 益参数,振荡幅度进一步减小,具备更快的振荡恢复速度,相比于定系数虚拟PSS有更强 的振荡抑制成效,验证了该控制方案的有效性与合理性。图 3-17为振荡期间系统增益系数 变化图。图 3-17 振荡期间系统增益系数变化图由图3-17仿真结果可得,虚拟PSS增益系数K*可以在振荡加剧时增大阻尼系数, 在振荡减弱时保持增益系数不变,且在 Ae 趋近于 0 时降低阻尼转矩,经仿真验证,控制 成效与理论趋于一致。3.7 本章小结本章主要面向主动支撑型新能源机组并网过程中所产生的功率振荡问题展开研究, 第一,借助阻尼转矩法剖析主动支撑型VSC产生功率振荡的原理,因为主动支撑标准三阶 模型模拟了传统同步发电机的励磁调压环节,通过阻尼转矩法剖析,该控制方案在重负荷 下易产生负阻尼转矩,从而引发系统功率振荡。第二,本文详细讲解了虚拟励磁PSS环节 和虚拟功角PSS的设计办法,提出了一种基于虚拟功角与虚拟励磁的虚拟PSS双环控制结 构,可以向系统的功率振荡回路贡献肯定的阻尼转矩,通过对比四种工况下系统的振荡行 为可得,配置虚拟双PSS可以更优的补偿系统的负阻尼转矩,弥补了单一配置虚拟励磁PSS 补偿阻尼转矩不足的问题,从而更好的抑制系统振荡。同时,虚拟PSS参数Kupss和Kgpss 需设定在适当的区间内,参数过大将会干扰系统的稳定性,使得系统的暂态调节过程持续 时间增长;同时,虚拟功角PSS的增益增大对系统稳定性的影响要优于虚拟励磁PSS。为 进一步改变虚拟PSS的控制成效,本文设计了一种虚拟PSS变系数控制环节,通过辨别振 荡会回路中Ae状况,在振荡加剧时,增大虚拟PSS增益系数,以提升系统阻尼转矩,抑- 31 -制功率振荡;在振荡减弱且趋近于0时,减小阻尼转矩以防止下一周期振荡加剧。最后, 通过搭建仿真模型,验证了该控制环节的有效性。- 32 -第4章 基于虚拟功角PSS的多机电力系统建模与参数配置4.1引言上一章主要介绍了虚拟励磁PSS和虚拟功角PSS的控制结构及其对功率振荡的抑制 机理,但仅通过单机无穷大系统进行剖析,具备肯定的局限性,伴随电力系统机组数目的 增多,系统的数学模型将发生非常大变化,亟需剖析虚拟PSS对多机电力系统功率振荡影响。 本章主要讨论在多机电力系统中,新能源机组虚拟功角 PSS 环节的振荡抑制成效及参数整 定问题。第一推导了多机电力系统模式剖析所需要的状况方程,之后将单机无穷大系统中 的参数配置办法推广到多机,借助留数法配置系统参数。最后搭建仿真模型,验证多机系 统中虚拟功角 PSS 的控制成效。4.2多机系统线性化模型在构建多机电力系统线性化模型过程中,第一需要将各台机组的 d-q 坐标轴参数转 化为公共 x-y 坐标轴参数,在 dq 坐标系下,各发电机的端电压方程可表示为U 讥-jX'Jti +式中,U”为第i台发电机的端口电压;乙为第i台发电机的端口电流。多机电力系 统中 x-y 同步坐标轴与 d-q 旋转坐标轴的示意图如图 4-1 所示。图 4-1 多机电力系统中 x-y 同步坐标轴与 d-q 旋转坐标轴的示意图由图4-1可知,在x-y同步坐标轴下,Eq的相角为 Iqi的相角为齐90°。 由此,将式从自己旋转d-q坐标轴转化成公共x-y坐标系下,式可写成U = E 武-jX'Jti + 系统互联网方程为:- 33 -'0 ] Yi Y2 - Ut」 Yi Y22 _ Ut _式中,百为多机系统中各互联网节点形成的自导纳矩阵;y22为发电机端口节点的自 导纳矩阵;y12、y21为各互联网节点与发电机端口节点之间形成的互导纳矩阵;Um为多机系 统中各互联网节点电压向量;其中,I为各发电机端口节点输出电流矩阵;U为各发电机端 口节点电压向量矩阵。其表达式如下:Ut = [1 U 2 …U ] 只保留发电机端口节点,消去互联网其他节点,即消去式中的Um ,式可 改写成1=U 结合式、式可得I=YIejjj°) 其中Y = -1 +JX^ 由式可知,在x-y坐标轴下,第i台发电机端口输出电流可表示如下: 儿 tiW+Xq-Xj)严旳) j=1 将式从x-y轴转换成d-q坐标轴下,可得〜 N _1 =工y,j + jq cosplay© -① + aj))< JN _ Iqi = £ % + )、 j=1式中,y = y武为矩阵Y中的第i行第j列元素。将式进行线性化可得:[Aid = H AEq+Jdd A© + Ldd Mq 〈 [Al。= HqqAE;+JqqA©+Lqq 人工智能q其中,式中Hdd, Jdd, Ldd, Hqq, Jqq, Lqq为矩阵形式,其矩阵内元素如下 所示:- 34 -Hdpj = -yij sin , Hqqij = yij cosplayJdpj = -yE'q0 cosplay—0 --0 + bJ - yy Iqj0 sin—° - -° + j i 丰 j Jqqj = - yE 0 Sin—0 -— 0 + bj ) + yj 1 qj 0 cosplaycOs进行进一步化简,可得Lqqi = ytj sinA;+J心卄)A-1-Lqq 1-LqqHJ人工智能q = AE; + A-q 1-Lqq q 1-Lqqqq qq同步电机线性化模型可表示为dA—iL = ©A©dt2H^ = Pmi- Pei — DA©dtdAEq:iTd0. q = AErfd. -AEr.d 0 i dt fp qidE fpTA 鱼=-Ef,. + KA AU,Ai dt fp Ai "附加功角 PSS 的主动支撑三阶模型线性化可表示为警=%込 + +^ dt 2 Hd A© 门2H - = Pmi - Pei - DA人工智能pAUtl = U0 AUp + U0 AUqiUti0UtAUp =Xqi人工智能qiAUqi =AE;i - X'dlAlpti0将式转换成矩阵形式可写成:= Pm- Pe- DA®=AEjfd -AEqjdEjfdT^d/r = -E'a + KaAU,同时,将式转换成矩阵形式并消去等式右侧的电压向量,可写成:[AP=Ud0人工智能d +Uq0人工智能q+Xq人工智能qId0+Iq0<AEq= AEq + 人工智能d AU = UdoUo 1X. Aiqi + UqoU" 上式中,M=pag , D=pag , Tdo=pag , TA=pag , K4=pag , Id0=pag, Iq0=pag, Ud0=pag, Uq0=pag, Ut0=pag, Xd=pag , Xq=pag , Xd=pag。由式可知,Aid和AJq可写成由AEq'、A3组成的函数。由此,将式 带入到中,可消去无关变量,只保留状况变量。由此可知, N 机电力系统状况方 程可写成:同理于式,将式带入到式中,可以得到单台机组附加虚拟 功角 PSS 的 N 机电力系统状况方程为- 36 -b-dM00M _T4Dt3mK辭2 ttm-KlMKlTdo-KKTeK2T4t3mK沁T2KT4ttm其中:KSpssT KTTJMb=K-PT “TTM 0K-pssT2 KJ4 0-_TTM …K-pss 0TT…T©0可将式简化成sAXg=AAXg式中:AXg[A A斗冋d伞7 ]通过求解式的状况矩阵,可计算该状况矩阵的特点值,进行相应的模态分 析,即可判断多机系统小扰动稳定状况。4.3多机系统单台新能源机组虚拟功角PSS参数配置办法附加虚拟功角 PSS 后,系统状况方程可写成如下形式:- 37 -0®0 0AdAd>ae q_KiMKlT;°KeKDK2TdjoAdA®AEqjAEjfd式中,Ay是系统中装设的虚拟功角PSS的反馈信号。虚拟PSS关于振荡模式的可 控性、可观性表示如下:b = wTc = [0 CT 0 0 ] v式中,bl、cI衡量了 PSS环节对振荡模式的可观性与可控性。留数为|b|、cI相乘, 衡量了虚拟角度PSS对振荡模式的影响程度。R = bc 如第三章 3.3 节所示,设虚拟功角 PSS 传递函数为G = k 3川丿-3pSS 同理于单机无穷大系统虚拟功角 PSS 配置办法,可得R=R 8,G3pss %ss厶Ph 使得pr = -ph,因为多机电力系统相较于单机无穷大系统稳定性更弱,KSpss取值过 大会对系统稳定性影响较大,本文使用临界增益法来确定虚拟功角 PSS 的临界增益,虚拟 功角 PSS 的运行增益取临界增益的 1/2[48]。4.4算例剖析4.4.1三机环网系统仿真算例为验证虚拟功角PSS控制办法在多机系统中的有效性,搭建如图4-2所示的3机9节 点环形电网作为仿真算例。因为本课题现在主要针对于新能源机组抑制功率振荡办法研- 38 -究,为简化剖析过程,暂不考虑多机系统中同步发电机组的PSS装置。230kVG2图 4-2 三机九节点环网系统拓扑图其中,将环网系统中一台同步发电机组替换为等额定容量的新能源机组接入电网,其 额定容量为81MVA。环网3机9节点系统的各负荷参数如表4-1所示。表 4-1 环网 3 机 9 节点系统负荷参数负荷 线号 有功功率/MW 无功功率/MvarLOad 1 Line1-2 125 50LOad 2 Line3-4 90 30LOad 3 Line5-6 100 35为验证虚拟功角PSS抑制振荡成效的适用性,第一在传统VSG控制方案中附加虚拟 功角控制环节,剖析其在多机系统中的控制成效。在t=400s时,使系统负荷Load 1有功 需要突减20%,分别对比新能源机组VSC未配置虚拟PSS和配置虚拟功角PSS的运行工 况下,多机系统的振荡抑制成效。其中,传统 VSG 控制方案与基于三阶模型的主动支撑 控制方案参数整定办法类似,不过多赘述,计算可得:时间常数T1、T3取值为0.09,时间 常数T2、T4取值为1.3,虚拟功角PSS增益系数Kspss取值为1。其仿真结果如下:50.550.450.350.250.150390400410420430440450460470480490 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 新能源机组VSC输岀有功功率图 传统VSG控制系统频率响应图图 4-3 新能源机组 VSC 有功输出 /频率响应付比图- 39 -新能源机组VSC输出有功功率图、传统VSG控制系统频率响应图如图4-3所示,由 图4-3可以看出,在扰动发生后,未配置PSS的状况下,新能源机组VSC输出功率振荡幅 度较大。而配置虚拟功角 PSS 的状况下,新能源机组 VSC 输出有功功率和频率响应的振 荡幅度更小,同时有效的缩短了振荡恢复时间,提升了系统的抗扰动能力。如图4-4为新能源机组VSC端口电压/无功功率对比图。由图图4-4可知,配置功角PSS 相较于未配置PSS状况下,在扰动瞬间端口电压/无功功率突增量减小,且可以更快的恢复 到系统稳定值。由此可知,虚拟功角PSS控制办法在传统VSG控制方案中也具备肯定振 荡抑制成效。为了进一步验证本文所提基于主动支撑的虚拟角度PSS在多机系统的有效性,在三机 环网系统中模拟系统连续负荷波动事件。其中,虚拟功角PSS参数配置如下:时间常数T1、 Ta取值为0.09,时间常数T2、T4取值为1.798,虚拟功角PSS增益系数 S 取值为1。在 /=400s时,设定负荷Load 1有功功率突减20%事件,在t=55Os时,设定负荷Load 1有功 功率突增 20%事件。主动支撑型VSC输岀有功功率图 主动支撑型VSC频率响应波形图图 4-5 主动支撑型 VSC 有功功率/频率响应付比图如图4-5 、分别为主动支撑型VSC输出有功功率图、频率响应波形图。通过 对比环网系统中主动支撑型 VSC 输出功率和频率响应仿真波形,可以看出配置虚拟功角 PSS 后,对系统有更好的振荡抑制成效,验证了在多机系统中虚拟功角PSS控制办法的有 效性。主动支撑型 VSC 端口电压、无功功率对比图如图 4-6 所示。- 40 -由图4-6可知,通过对比环网系统中有无配置虚拟功角PSS状况下主动支撑型VSC 端口电压的变化,可以看出虚拟功角PSS可以在一定量减少扰动瞬间端口电压的突增量, 但其余时刻对电压影响较小。不过主动支撑控制能在扰动后将电压恢复到参考值,相较 于传统VSG控制有更好的电压支撑能力。由图4-6 可知,附加虚拟功角PSS有更好 的阻尼特质。4.4.2四机两区系统仿真算例为了验证多机系统中主动支撑型新能源机组对系统振荡稳定性的影响,在仿真软件中 搭建典型的 IEEE 四机两区系统进行剖析验证,四机两区系统中,第二台发电机组使用采 用同等容量的主动支撑型VSC代替,其余发电机组使用传统同步发电机。本节主要讨论新 能源机组虚拟PSS环节的振荡抑制成效,暂时忽视传统同步发电机组的PSS装置,不计及 PSS地址选择及特点值飘移问题。四机两区系统结构图如图4-7所示,分别使用主动支撑型VSC 附加虚拟功角 PSS 与未配置虚拟功角 PSS 并入电网。图 4-7 四机两区系统结构图为探究新能源机组有功岀力对系统稳定性的影响,第一先逐步增大或减小新能源机 组有功岀力,并相应减小或增大发电机组1的有功岀力,以维持四机两区系统的功率平衡, 通过模式剖析法研究新能源机组有功岀力变化对系统振荡模式的影响。新能源机组有功岀 力变化对系统特点值与阻尼比的影响如图4-3所示。- 41 --0.094-0.098-0.102-0.106-0.110-0.114图 4-8 新能源机组有功出力对系统振荡模式的影响由图 4-8 可得,伴随新能源机组有功输出的增大,系统特点值实部渐渐挨近虚轴, 且系统阻尼比渐渐减小,整体阻尼特质呈现降低趋势。可以看出主动支撑型新能源机组接 入电网在一定量上会减少系统稳定性,增大功率振荡风险。为验证附加虚拟PSS后,新能源机组在多机系统中的振荡抑制成效。在t=400s时, 使系统负荷Load1突增20%,对比未配置虚拟PSS,配置虚拟励磁PSS和配置虚拟功角 PSS下,主动支撑型VSC的有功功率输出状况。依据4.3节内容,可得功角PSS参数为: T1、T3取值为0.09, T2, T4取值为2.2;励磁PSS参数为:T\、T3取值为0.09, T2, T4取值 为0.45。对比虚拟PSS增益系数同时取0.5的状况下,不同控制方案的振荡抑制成效。不 同控制方案下主动支撑型VSC有功输出状况如图4-9所示。如图4-9、图4-10所示,在系统负荷Load1发生有功突增时,为保持功率平衡,新 能源机组VSC输出的有功功率从0.9p.u.渐渐升至1.075p.u.。在未配置虚拟PSS状况下, 新能源机组阻尼性能较弱,发生负荷突增时新能源机组有功输出与频率响应振荡幅度较 大,恢复速度较慢。附加虚拟励磁PSS后,可以为系统附加额外的阻尼力矩,有功输出及 频率响应振荡幅度减小,可以更快的恢复到稳态值,这样来看,虚拟励磁PSS控制环节及 参数配置在多机系统中是有效的。附加虚拟功角PSS后,主动支撑型VSC的阻尼特质得 到提高,其振荡抑制成效要优于虚拟励磁PSS。发电机G1与发电机G4在负荷突增状况下图4-11发电机G1与G4的功率输岀和转子角振荡图设定发电机 G3 为参考发电机,当系统负荷发生扰动时,各台发电机组会重新分配功 率输出。由图4-6可知,当负荷load1发生负荷突增时,主动支撑型VSC可以一个人承担系 统中的不平衡功率,在系统恢复稳定后,G1和G4发电机输出有功功率不变。同时在图4-6 的和中可以看出,附加虚拟PSS同样会对G1和G4发电机功率输出产生成效, 可以有效抑制其功率振荡,且虚拟功角PSS控制成效优于虚拟励磁PSS控制成效。由图 和可以看出,发电机G1和G4相对于参考电机G3的转子角振荡幅度也会减小,有 利于保持系统稳定。为探究多机系统中,虚拟功角 PSS 增益系数对系统功率振荡的影响,同样在 t=400s 时,使系统负荷Load1突增20%,对比配置不一样的增益系数下,虚拟功角PSS对系统阻尼 特质的影响。不同增益系数下主动支撑型VSC输出功率与频率响应如图4-12所示。- 43 -不同增益系数下的VSC输岀功率 不同增益系数下的频率响应图4-12不同增益系数下主动支撑型VSC输岀功率与频率响应由图 4-12 可以看出,伴随系统增益系数从 0 增至 1,主动支撑型 VSC 的有功输出与 系统的频率振荡渐渐减小,系统阻尼特质在渐渐增强,但当系统参数设置过大时,将致使 系统直接失稳。4.5本章小结本章通过结合系统导纳矩阵,同时搭建发电机数学模型,推导了多机电力系统的状况 方程,进而对多机电力系统进行模式剖析,同时借助留数法,将单机无穷大虚拟PSS配置 办法推广到多机,对虚拟功角 PSS 进行参数配置。之后通过仿真软件搭建三机九节点环网 模型,验证了虚拟功角PSS环节在传统VSG控制中也具备肯定的控制成效,并不仅局限 于主动支撑控制。第二通过搭建四机两区系统,验证在多机系统中虚拟角度PSS的有效性 同时,相较于虚拟励磁PSS有更好的控制成效。- 44 -结 论本文针对主动支撑型新能源机组并网过程中所产生的功率振荡问题展开研究,旨在提 高新能源机组的阻尼特质,抑制系统扰动期间所产生的功率振荡现象。本文主要剖析了新 能源机组并网对阻尼特质的影响,并且提出了一种基于虚拟功角-励磁双环构造的构网型虚 拟 PSS 控制办法,同时搭建仿真模型对该控制方案进行仿真验证。其主要结论如下:基于同步机标准三阶模型的主动支撑控制方案优化了传统VSG的电压无功下垂 环节,通过在仿真软件中搭建仿真模型进行验证可知,相较于主动支撑控制方案,传统VSG 控制方案无功电压支撑能力较弱,且接入电网后会恶化系统的阻尼特质,在系统发生问题 后振荡幅值相对较大,导致系统不稳定。由此,相较于传统 VSG 控制方案,基于三阶模 型的主动支撑控制方案具备肯定的优越性。基于虚拟功角-励磁双环构造的构网型虚拟PSS控制办法可以有效抑制系统功率 振荡,通过虚拟励磁PSS和虚拟功角PSS相互配合,可以在一定量上弥补单一配置虚拟 PSS阻尼转矩不足的问题。同时虚拟PSS参数对系统影响较大,参数设置过大会干扰系统 稳定性,在单机无穷大系统中,虚拟功角PSS增益系数对系统稳定性的影响要优于虚拟励 磁 PSS。在多机系统中,基于主动支撑三阶模型的新能源机组引入会恶化系统整体阻尼 特质,使系统陷入弱阻尼或负阻尼状况。同时,虚拟功角PSS在传统VSG控制方案与多 机系统中均有肯定的控制成效,且在多机系统中虚拟功角 PSS 控制成效要优于虚拟励磁 PSS。本课题在下面的研究中将围绕以下方向进行深入探讨:现在将新能源机组直流 侧等效为储能型无穷大电源,下一步将结合风机、光伏源端特质,探讨虚拟PSS双环控制 结构对对低频振荡的控制成效。现在只考虑主动支撑型VSC附加虚拟PSS的控制效 果,未考虑多机PSS装置的相互用途规律,下一步将结合多机多变流器,研究虚拟PSS环 节参数配置办法。- 45 -参考文献[1]訾振宁,何永君,赵东元,等.新一代电力系统灵活柔性特点研究J].电气工程学报, 2019, 14: 1-8.[2]吴克河,王继业,李为,等.面向能源网络的新一代电力系统运行模式研究J].中 国电机工程学报, 2019, 039: 966-979.[3]邹培根,孟建辉,王毅,等.灵活虚拟同步机主要控制参数对系统频率稳定性的影响 剖析J].高电压技术,2018, 44: 1335-1342.[4]吕志鹏,盛万兴,钟庆昌,等.虚拟同步发电机及其在微电网中的应用J].中国电机 工程学报, 2014, 34: 2591-2603.[5]程冲,杨欢,曾正,等•虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制办法[J].电力系统自 动化, 2015, 39: 82-89.[6]Khalid Mehmood Cheema. 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