武漢大學;國網湖北省電力有限公司黃岡供電公司舒思睿獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉武漢大學;國網湖北省電力有限公司黃岡供電公司申請的專利一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119627845B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410718363.2,技術領域涉及:H02J3/00;該發明授權一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法是由舒思睿;查曉明;黃萌;田震;柯強;胡經偉設計研發完成,并于2024-06-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法在說明書摘要公布了:本發明涉及電力技術領域,具體公開了一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法。本申請在并網模式下,分析了VSG的輸出阻抗對功率傳輸能力、功率環的相位裕度、有功無功功率耦合以及內外環帶寬的影響,建立了并網模式下的阻抗模型,推導出不同的約束條件下的阻抗邊界的量化設計公式,進而繪制出了VSG的輸出阻抗設計邊界圖。結合上述的阻抗邊界條件,再綜合具體工況分析,可以得到滿足不同控制性能的合理直觀的虛擬阻抗設計的取值范圍。本申請所提出的輸出阻抗邊界可以提高VSG系統的有功無功控制性能、端口電壓的精度以及系統的穩定性,對工程應用中VSG的虛擬阻抗設計提供了思路。
本發明授權一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法在權利要求書中公布了:1.一種并網模式下虛擬同步機的虛擬阻抗邊界設計方法,其特征在于: 計算虛擬同步機的輸出電壓和PCC點電壓之間的阻抗幅值|Z|: E和U分別為虛擬同步機的輸出電壓和PCC點電壓的有效值,阻抗角為θ=arctanRX,δ是功角;Pmax為有功功率輸出的最大值,δs,c為有功功率輸出的最大值; Gc_δPs和Gc_EQs分別表示有功功率控制器和無功功率控制器的等效開環傳遞函數: Gc_δPs=1[sJPs+Dp],Gc_EQs=1kQ 其中,DP=kP+D,JP=Jωref,J為慣量,ωref為額定頻率,kP和kQ為功率下垂系數,D為阻尼,s為拉普拉斯變換中的微分因子; GPδs、GPEs、GQδs和GQEs分別是功率傳輸過程中的增益;當忽略濾波器電感的動態過程和VSC的開關動作時,存在: 式中,Eo為虛擬內電勢的額定值,δo為功角的額定值; 結合動態耦合過程的有功功率控制環的閉環傳遞函數,可推得下式: 式中,Pref為有功功率指令,P為輸出有功功率; 其對應的開環傳遞函數為: 令|GP_OLjωc|=1,求解截止頻率得: 進而,可以得到相位裕度的計算表達式: 設定相位裕度的下邊界為γc,即系統的相位裕度需要滿足約束條件γ>γc,代入上式可以得到: 將截止頻率計算公式代入得到系統輸出阻抗為保證足夠的相位裕度而需滿足的約束條件: 式中:A為一中間變量,具體的 確定阻抗邊界條件: 式中,eQ為無功誤差上限;P0為有功功率的額定值; 確定阻抗約束條件: 式中:B為一中間變量,
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