simulink 虚拟惯量

### 实现虚拟惯量建模与仿真

在Simulink中实现虚拟惯量(Virtual Inertia)的关键在于设计合适的控制器来模拟传统同步发电机的惯性响应特性。对于基于逆变器接口的分布式能源资源(DERs)，如风电、光伏等，引入虚拟惯量有助于增强其频率支撑能力。

#### 控制策略构建

为了使逆变器具备类似于传统旋转机械的惯性特征，通常采用下垂控制(drop control)[^3]。具体来说：

- **功率-频率下垂环节**：建立有功功率P与角频率ω之间的线性关系，即\( P = m(\omega-\omega_0)+P_{ref} \)，其中m表示斜率系数；\(\omega\)代表当前瞬时转速；而\(\omega_0\)则是额定运行点处的理想值。

- **积分作用项**：加入积分反馈路径以消除稳态误差，确保长时间尺度上的精确跟踪性能。

- **二阶滤波器**：考虑到实际物理系统中存在的延迟效应以及测量噪声的影响，在上述基础上附加一个适当参数设定好的二阶低通滤波器，用于平滑处理输入信号变化趋势的同时保留必要的动态响应速度。

% MATLAB/Simulink code snippet for implementing virtual inertia in an inverter-based system.
% Define parameters
J_virt = 1e4; % Virtual moment of inertia (kg*m²)
DampingRatio = sqrt(2)/2;
NaturalFreq = pi*50; % Natural frequency corresponding to nominal grid freq.

% Create a second-order filter block representing the dynamics introduced by J_virt
[num,den]=butter(2,DampingRatio/(sqrt(J_virt)*NaturalFreq),'low');
sys=tf(num, den);

该段MATLAB代码展示了创建一个二阶传递函数的过程，这个函数用来近似描述由所定义的虚拟转动惯量所带来的动力学影响[^2]。

通过这种方式可以在不改变原有硬件结构的前提下赋予静止型电力转换装置一定的“惯性感”，进而改善整个互联网络面对扰动时的表现。