基于VSG技术的微电网虚拟惯性控制策略

虚拟同步发电机(VSG)算法在增强惯性和增强电力系统稳定性的同时会产生强耦合和低精度的问题。对此，基于传统VSG技术提出了一种新型虚拟惯性控制策略。分析了虚拟惯性原理与储能控制算法之间的兼容问题，以及交流侧的频率响应特性，得到结论：通过储能装置和并网逆变器产生的虚拟惯性可更直接更准确地调节交流频率。新型虚拟惯性控制方案包含了附加下垂特性、储能装置特定控制和功率给定算法，使系统能在多扰动下主动提供虚拟惯性支持。仿真结果验证了新方案的有效性。     

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。     

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。     

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.     

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.     

含非线性负载的逆变器虚拟同步发电机控制策略

针对逆变器的负载侧接入非线性负载会引起逆变器输出电压发生畸变,甚至会损坏逆变器的问题,基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的逆变器,从VSG控制的角度出发,提出一种VSG谐波电压补偿控制策略。该控制策略通过向VSG功率控制环提供适当的谐波参考电压,将参考电压与传统VSG参考电压叠加,对逆变器输出电压进行补偿,降低逆变器输出的谐波电压。最后,通过仿真和实验对比谐波电压补偿前后的控制结果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

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。     

自适应惯量及阻尼VSG的船舶光伏逆变器控制

绿色船舶是未来船舶发展的趋势,随着光伏等新能源引入船舶电网,船舶电网惯性及一次调频能力不足。针对上述问题,在船舶光伏逆变器中引入虚拟同步发电机技术,建立小信号模型,分析转动惯量与阻尼系数对系统动态性能的影响,并提出一种转动惯量和阻尼系数自适应的VSG控制策略,根据虚拟转子角频率的变化率实时调节转动惯量与阻尼系数,并在VSG有功调频基础上引入辅助调频功率,以抑制功率与频率的超调量,改善VSG的动态特性。最后在MATLAB/Simulink中搭建船舶光伏仿真模型,将传统VSG与所提控制策略进行对比分析,结果表明提出的控制策略可以有效抑制功率与频率震荡,增强了船舶光伏发电系统安全稳定运行能力。     

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.     

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.     

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...     

虚拟同步机逆变器等效方式及滤波电路影响分析

基于逆变器的虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)特性不但取决于控制策略,而且其等效方式及滤波电路对VSG动稳态行为与模型准确性的影响也是不可忽略的.本文重点对LCL滤波电路下不同等效方式的VSG特性进行了分析对比,并发现将包含LCL滤波电路整体的VSG逆变器完全等效为同步发电机(synchronous generators,SG)建立的模型存在误差,进而提出一种VSG逆变器准确建模的等效方法,通过该方法建立的模型在瞬态和稳态响应均可以与实际系统一致.仿真结果及其对比分析验证了所提方法的正确性和有效性.