虚拟同步电机（VSG）调频动态特性和控制参数对储能配置的影响

根据之前求得的兼具惯量支撑和一次调频的VSG传函与仅具有惯量支撑功能的VSG传函对比，下面贴公式：

仅具惯量支撑：

 兼具一次调频和惯量支撑：

 可以看到极点是没有区别的，但是零点不一样，后者把原来在原点处的零点，变成了

 解释一下，Kf是下垂系数，H是惯性时间常数，推导看论文《基于惯量支撑和一次调频需求的 ＶＳＧ 储能单元配置方法》或者我前一篇讲储能出力数学模型的文章。

那么他们两者的动态特性当然会不一样。作者通过实验，电网频率发生-0.5hz阶跃，观测储能单元出力情况。

这个图是这样的，分析就不说了，长了眼睛的都看得懂，问题是我提一点我自己的思考，根据秦晓辉的论文：

《大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析》他指出：在电网频率波动情况，下一次调频所发功率能量比惯量支撑多得多，惯量支撑在后期电网频率变化率变小了以后就不发出能量了，这个说法好像在这个图里面就不怎么适用了，显然，在本图的0.3s以后，惯量支撑几乎要占据主要地位，这是为什么呢？我并没有弄清楚。

总之，最后张波这篇文章指出（我还提一嘴，这篇文章应该是他学生张晓磊硕士写的，学生挂的二作通讯，我们要尊重第一创作人，或许应该是他学生），根据上面算出来零点表达式，可以知道，通过调节H和Kf能改变闭环零点的位置，那么这两者是如何改变之的呢？效果又怎么样呢？我们下面来探究。

首先固定H=0.5，调节Kf来看效果，作者做了如下实验：

需要说明的是，Kf=0的时候，就是VSG不参与一次调频。因为我们刚才说了，调节参数只改变零点位置，极点不变，所以根据控制理论，调节时间是不会随之改变的。在控制里的零极点图里面（这里没有画，可以想象以下），kf增大，系统闭环零点左移，会导致单位阶跃响应时间，也就是第一次到达稳态值的时间，变长，峰值时间后延。

后面一段我没看懂，看懂的朋友请评论区解释一下，谢谢。

这段是这么说的：尽管Kf增大造成了稳态输出的成比例增大，但也造成了暂态过程超调量的减小（何以见得？意思是相对的小吗？），所以Kf对曲线峰值影响不会很大，就储能单元来说，功率爬坡速度有一定增加，功率峰值增大但明显小于稳态输出增量。

我猜想意思可能是说虽然Kf增加会让最后稳态值变大，但是在暂态过程中，也就是波峰前那个位置，Kf增大带来的峰值增大是相对于稳态差要小的，这样就意义不大了？

下面来看固定Kf，调节H

固定kf=10，改变H，得到下面的图：

随着H的增大，超调增加啊了，调节时间变长了，达到波峰的时间变长了，储能单元爬坡速度变快了，功率峰值增加。

参数对储能配置的影响

VSG控制参数H（惯性时间常数，与转动惯量J直接相关）、D（阻尼系数）、Kf（下垂系数）和VSG储能单元出力关系如下：

先提一嘴，D和Kf是有区别的，在曾正那篇比较经典的讲VSG储能的论文里面，他忽略了电网频率和VSG电气频率的差异，将这两者用了一个正比例公式等效起来了，这是不够准确的。这里是将他们分开考虑了。

这上面的ab两个图，我的理解是这样的，a图实际上就是前面一篇讲的储能单元的最大输出功率，这应该是一个瞬时值，而b是储能单元最大输出能量，也就是储能容量的需求。（如果有误，请在评论区纠正我，谢谢!)

简要概述上面a图，就是说：D和Kf越小，H越大，储能单元最大输出功率deta_Pe_max就越大。H是主要决定因素，而D和Kf对deta_Pe_max的影响不大。

而b图中，决定最大输出能量Emax的是Kf，而对于另外两个参数D和H来哦说，对Emax的影响不大。这是因为D和H主要决定VSG的惯量支撑阶段性能，这一阶段持续时间远小于一次调频时间。H和D两个参数的影响可以用如下的图来表示：

 可见，H由1s增大到3s，Emax的变化只有3.3%，D从40增大到100，Emax变化只有0.16%。