基于VSG的光伏并网准Z源逆变器控制

针对光伏并网系统导致电网总体惯量减小问题,本文提出了一种基于虚拟同步发电机方法的准Z源逆变器（QZ-VSG）并网控制结构,该方案将准Z源逆变器与虚拟同步发电机技术相结合,提高了系统的稳定性。虚拟同步发电机的控制策略引入了转动惯量和阻尼系数的特性,使虚拟同步发电机的准Z源逆变器结构能够在功率波动下提供更好的动态性能,其仿真结果验证了控制策略的可行性。     

并网逆变器分数阶虚拟惯性的虚拟同步发电机控制技术

传统虚拟同步发电机(VSG)控制策略在逆变器并网运行中为其提供了虚拟阻尼与惯性,增加了系统的频率和电压的支撑能力.然而,引入的虚拟惯性会增加系统的阶数,引起逆变器并网运行过程中输出有功功率的振荡,并且虚拟惯性与阻尼会使系统的响应速度变慢.对此,基于分数阶虚拟惯性环节的频域特性分析,提出一种分数阶虚拟惯性的虚拟同步发电机控制策略.与基于一阶惯性环节的VSG技术相比,基于分数阶虚拟惯性的VSG技术增加了可调参数,能显著抑制有功功率的振荡,全面改善并网逆变器的性能.仿真结果验证了所提出控制策略的可行性和优越性.     

基于虚拟同步发电机的岸电并网控制策略

在船舶岸电系统中,当船岸并网预同步切换或负载功率变化时,冲击电压、冲击电流及频率扰动等因素直接影响并网后的系统稳定性。针对此问题,研究一种虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）的岸电电源逆变器控制策略,在传统控制算法中,增加转动惯量控制和阻尼控制以抑制频率变化,用下垂特性模拟同发电机的调速控制和励磁控制,从而实现并网过程的平滑切换。通过对低压船舶岸电并网控制系统的仿真实验分析,结果表明所研究的VSG控制策略能有效抑制并离网过程和负载突变时的电压和电流突变,提高了岸电系统的稳定性。     

虚拟同步发电机参数自适应调节

虚拟同步发电机技术借由控制器设计达到模拟同步发电机外特性的效果, 改善了含有新能源的电网系统 的稳定性. 根据虚拟同步发电机参数可调的特点, 可采用参数自适应调节优化系统动态性能. 但传统虚拟同步发电 机参数自适应调节仍存在两方面不足: 一方面, 大范围调整阻尼下垂系数和虚拟转动惯量, 对系统储能裕量要求高; 另一方面, 暂态调节过程中存在功率超调现象, 对电力设备不利. 本文引入输出速度反馈调节系统阻尼, 为改善系 统暂态稳定性提供了方便的调节手段; 其次, 根据系统暂态功角特性, 提出了参数自适应控制策略, 缩短了调节时 间, 将频率偏差减小至允许范围内, 改善了电网频率调节的暂态性能, 同时抑制了功率超调. 最后, 对比实验结果表 明本文控制策略优于现有的自适应控制策略.     

基于VSG的光伏发电系统建模与仿真研究

光伏发电往往通过电力电子接口接入电网,使得系统面临频率和电压稳定性等方面的挑战。结合光伏发电的输出特性,提出了一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏发电系统变流器控制策略。首先,综合光伏阵列、升压电路、脉冲宽度调制和最大功率跟踪控制模块,搭建了光伏发电系统的仿真模型。其次,基于传统同步发电机运行机制,提出了有功频率控制和无功电压控制方法,实现了有功功率控制和调频调压的双重功能,完成了光伏发电系统的运行控制。最后,分析了不同光照强度和不同温度下光伏阵列的输出特性,并在负荷功率扰动条件下,开展了系统的直流侧逆变电压、虚拟同步发电机输出有功功率和系统频率等特性研究。通过MATLAB/Simulink,验证了虚拟同步发电机思想及控制方法的正确性和有效性。     

具有同步发电机特性的储能型光伏并网发电系统研究

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的并网逆变器可以对电网的频率和电压起到一定的支撑作用.但是,仅由光伏供电的逆变器难以模拟同步发电机的特性.本文提出一种具有同步发电机特性的储能型光伏并网发电系统,并给出了相应的VSG控制策略、DC–DC控制策略以及协调控制方法;建立了系统的小信号模型,分析了参数取值对动态性能和稳定性的影响.仿真结果不但表明该系统具有同步发电机特性,可实现光伏阵列的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和储能的充放电控制;而且验证了理论分析的正确性.     

多VSG并联组网下的功率分配策略研究

虚拟同步发电机(VSG)控制算法能够模拟传统同步发电机的外特性,控制逆变器为大电网提供电压和频率支撑,以及相应的惯性和阻尼特性,使得大电网的稳定性得到提高。基于孤岛微电网下的VSG虚拟阻抗的双闭环控制策略,在外环中引入励磁调节器,考虑实际导线参数,提出一种多VSG并联组网下的功率分配策略,通过搭建两台不同容量的VSG并联系统仿真模型,实现VSG在并网下按照额定容量比进行功率分配。经过实验验证,多VSG并联下的功率分配策略可以实现离/并网运行模式的无缝、平滑切换,有较好的可行性与适用性。     

光伏并网发电机组惯量阻尼控制方法研究

光伏并网发电机组惯量阻尼控制性能过差会增加系统输出功率振荡幅值,降低系统工作效率,为了提高系统稳定性和振动应力抵抗性,提出光伏并网发电机组惯量阻尼控制方法研究的方法。分析光伏并网发电机组机械结构,确定影响机组惯量阻尼的干扰因素,分析光伏并网发电机组暂态特性,构建光伏并网发电模型。将VSG本体算法指导的惯量阻尼控制过程作为模型核心算法,VSG控制策略的基本原理作为模型框架,组建基于VSG的惯量阻尼控制模型,将虚拟惯量和虚拟阻抗分别与二阶、三阶、五阶模型结合,根据模型输出结果,不断平衡机组间的稳定性和振动应力抵抗性,实现光伏并网发电机组惯量阻尼控制。实验结果表明,在惯量阻尼控制性能测试中,所提方法控制光伏并网发电机组,在充电状态和放电状态下始终无视Kp和Dp干扰,将输出功率维持在最小振荡幅值;在同步性测试中,所提方法在Kp和Dp突变的第一时间控制机组惯量阻尼,维持功率振幅,完成光伏并网发电机组惯量阻尼控制,且控制性能好、同步性能好。表明所提方法能够应用在光伏并网发电机组惯性阻尼控制上。     

双馈风力发电场惯性与阻尼控制技术

变速恒频风力发电机组若具备常规发电机组对系统功率稳定性的支持作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。首先,本文在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究了双馈机组的虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出了双馈风电机组的惯性控制策略。其次,基于改善双馈风电机组的惯性响应降低系统阻尼的不利影响,分析了双馈风电机组通过无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够利用双馈风电机组的虚拟惯量使风电场具备对系统频率快速的响应能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统暂态稳定性。     

虚拟同步发电机的无缝切换控制技术

对微电网中并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略进行了研究。首先,搭建了VSG控制的功频调节部分和励磁调节部分。VSG通过模拟同步发电机的惯性和阻尼特性,实现了并网和离网的独立运行,但是在并离网切换时容易出现电流和电压冲击。为实现并离网的平滑切换,提出了一种离网模式下恒压/恒频控制、并网模式下VSG控制的控制策略。在离网运行时,恒压/恒频控制模式为负载提供电压和频率的支撑;在并网运行时,由VSG控制模式提供。同时,详细地分析了调差系数、阻尼系数和转动惯量对功频特性的影响。最后,利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证该控制策略的有效性。仿真结果表明:该控制策略解决了微电网在不同模式之间的无缝切换问题;与传统的切换过程相比,减小了切换过程中的电压和电流冲击,提高了微电网在运行过程中的稳定性,可以应用于多微源并联的微电网。     

基于虚拟角急动度并网控制策略

提出一种基于虚拟角急动度的并网控制策略,这种控制策略结合了下垂控制和虚拟同步机控制的优点.虚拟角急动度控制是模拟物理运动中的加速和减速过程,当电网频率或者负载出现瞬时波动时,并网逆变器频率调节按照给定频率加速和减速曲线变化,使得并网控制拥有和虚拟同步机一样的惯性和阻尼特性.对比分析下垂控制、虚拟同步机控制和虚拟角急动度控制的传递函数,说明虚拟角急动度不仅具备惯性环节,并且其动态调节时间是可量化的.通过状态方程的稳定性分析,验证虚拟角急动度拥有良好的稳定性能.仿真实验结果表明,虚拟角急动度控制算法在负荷波动时具有良好的惯性和阻尼特性,能有效抑制微网频率的波动,并确保微网的可靠运行.     

基于一致性的并联虚拟同步发电机分布式协同控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)可模拟同步发电机运行机制,并为系统提供惯性和阻尼支撑.在孤岛模式下,VSG并联运行多采用分散下垂控制,不具备频率恢复以及有功出力合理分配等功能,为此,本文提出了一种基于一致性的并联VSG分布式控制方法,可改善系统频率与有功功率特性.本文首先介绍了传统VSG控制的数学模型,并在此基础上设计了VSG并联系统频率恢复及有功出力合理分配的整体方案.在分布式控制模式下,相邻VSG只需少量信息交互即可控制频率恢复到额定值,并可实现功率的按需分配,满足了不同用户的定制需求.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于虚拟柴油发电机控制策略的岸电电源设计

岸电电源需要与各种类型的船舶电源系统进行无缝切换,而传统的基于虚拟同步发电机控制策略的岸电电源只能模拟同步发电机的机械特性,与船舶的主电源——柴油发电机还略有差异。因此并网运行常出现大的超调和低频振荡等问题。针对这些问题,首先对柴油发电机(DG)和传统的虚拟同步发电机控制进行建模分析,然后针对DG动态响应速度慢、电压频率易波动的问题,提出了虚拟柴油发电机控制策略。该控制策略利用补偿网络的惯性抑制了频率的波动,微分环节提高系统的动态特性。最后,建立一套100kVA岸电电源系统样机系统,试验结果验证了该控制方法的有效性。     

基于虚拟柴油发电机控制策略的岸电电源设计

岸电电源需要与各种类型的船舶电源系统进行无缝切换,而传统的基于虚拟同步发电机控制策略的岸电电源只能模拟同步发电机的机械特性,与船舶的主电源——柴油发电机还略有差异。因此并网运行常出现大的超调和低频振荡等问题。针对这些问题,首先对柴油发电机(DG)和传统的虚拟同步发电机控制进行建模分析,然后针对DG动态响应速度慢、电压频率易波动的问题,提出了虚拟柴油发电机控制策略。该控制策略利用补偿网络的惯性抑制了频率的波动,微分环节提高系统的动态特性。最后,建立一套100kVA岸电电源系统样机系统,试验结果验证了该控制方法的有效性。     

具有惯量特性的并网逆变器黑箱模型辨识

针对具有惯量特性的并网逆变器,提出了一种统一虚拟同步发电机(VSG)模型和基于智能算法的惯量阻尼参数辨识方法,实现了对未知模型的商业化并网逆变器装置的数学建模和惯量评估.基于将具有惯量特性的并网逆变器装置等值为一台VSG的思想,总结了现有各种VSG的实现方法,归纳出一种包含锁相环和动稳态阻尼特性的统一VSG模型;利用遗传算法实现了统一VSG模型惯量和阻尼参数的准确辨识,但锁相环的控制参数却无法准确辨识,为此,从系统闭环极点的角度详细分析了锁相环参数辨识的准确性与其带宽之间的关系,并提出了选取高带宽锁相环的统一 VSG模型进行并网逆变器等值惯量和阻尼辨识的解决方案.最后,通过MATLAB/simulink仿真验证了所提模型辨识方法在多种不同VSG控制策略下的适用性和有效性.     

孤岛模式下VSG的转动惯量无模型自适应控制

频率稳定是微网在孤岛模式下稳定运行的关键.由于传统下垂控制的转动惯量固定,当微网中接入时变负载时无法满足系统的频率稳定需求.针对传统控制方式的不足,提出虚拟同步发电机的转动惯量无模型自适应控制.首先,分析在孤岛模式下的传统虚拟同步发电机控制算法的角速度变化率的抑制效果和恢复时长;其次,设计无模型自适应控制器并证明控制算...     

基于AGC的光伏电站一次调频控制

逆变器调节速度快,且利用光伏电站的调频能力可降低常规调频备用容量,光伏电站深入参与电网一次调频将是一种很好的选择。基于此,本文在光伏电站自动发电控制（AGC）系统基础上增加光伏电站有功-频率下垂控制特性,使光伏电站在无需额外硬件增加或改造基础上实现AGC和一次调频功能一体化集成;其次,增加一次调频和AGC配合策略,实现二者无缝配合;最后,针对有功功率跟踪能力的不足对有功分配策略进行改进,提高了有功功率控制精度,提升了调频贡献能力。经过西北电网组织的新能源电站快速调频试验的验证,基于光伏电站自动发电控制系统的光伏电站一次调频控制具备较好的响应速度和调频贡献能力,能够为电网频率稳定提供支撑作用。