优化虚拟同步发电机惯量和阻尼的自适应控制策略

以新能源为主的微电网惯量小、阻尼弱，而虚拟同步发电机（VSG）是增强惯性和阻尼以提高微电网稳定性的有效手段，但同时引入同步机类似的功角振荡问题。该文提出一种优化VSG惯量和阻尼的自适应控制策略，改善小干扰稳定和暂态稳定。首先，建立虚拟同步发电机控制模型，在虚拟惯量控制中引入双曲正弦函数（tanh）优化惯量，通过等面积定则分析，验证优化惯量控制的正确性；在虚拟阻尼中引入灵活切换暂态阻尼和稳态阻尼控制环节，采用根轨迹分析论证优化阻尼方法的有效性。然后，根据频域特性指标，采用主极点法设计控制参数。最后，通过Simulink仿真，验证提出的优化方法对提高小干扰稳定和暂态稳定的有效性。     

基于VSG的分布式电源逆变器的自适应控制

随着分布式发电装机容量的快速增长,大规模的分布式发电并网降低了电网的稳定性,为了解决大规模分布式发电并网造成的负面影响,虚拟同步发电机技术(VSG)被提出。和传统逆变器控制相比,VSG控制技术使得分布式能源逆变器具有了同步机的阻尼和惯量特性,而且VSG的参数动态可调节。为了使VSG具有更良好的动态性能,通过对VSG的有功环进行小信号模型分析,推导出了转动惯量和阻尼系数对系统的影响。在分析了参数对系统影响的基础上提出了一种自适应控制策略,通过引入系统阻尼比这一参数,建立转动惯量和阻尼系数的自适应控制函数,对并网工况下的电源逆变器进行自适应控制。最后通过MATLAB/Simulink搭建VSG仿真模型进行验证,实验结果验证了本体所提的自适应控制策略的性和优越性。     

基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略

针对虚拟同步发电机并网运行时存在有功输出功率动、静态特性不能兼顾的问题,该文基于经典控制理论,对虚拟同步发电机的惯量阻尼特性进行了深入分析研究。在此基础上,提出了一种基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略。该策略分别在传统VSG控制前向通道和阻尼反馈通道增加微分校正环节,通过改变其动静态特性,满足不同频段的控制品质需求,解决了传统虚拟同步发电机技术存在的不足。仿真结果表明,改进的惯量阻尼特性VSG控制策略可行、有效,并表现出优越的控制品质。     

基于岭估计的变压器绕组参数辨识

变压器绕组参数辨识中普遍采用的方法是最小二乘法。这个方法仅能在变压器过励磁、空载合闸或外部故障等暂态过程中,辨识出变压器绕组的电阻和漏感,且电阻辨识的误差较大,而在变压器正常运行工况下,由于辨识模型的系数矩阵呈现病态,此时仅能辨识漏感,电阻值无法辨识,最小二乘法失效。为了解决此病态问题,本文将岭估计法应用于变压器绕组参数辨识中,并将所得估值与最小二乘估值进行对比,大量EMTP仿真及MATLAB验证结果表明,该方法能有效改善系数矩阵的病态性,使其在稳态过程中能有效辨识出变压器两侧绕组参数。     

基于蓄电池充放电特性约束的虚拟同步机控制参数边界研究

虚拟同步机能够模拟传统同步发电机的机电暂态特性,是解决电网在分布式电源高渗透率下系统惯量和阻尼缺失问题的有效途径。由于储能单元是实现虚拟同步机惯量与阻尼特性的重要物理基础,故重点分析了储能单元物理特性对系统控制参数边界的影响,以铅酸蓄电池为例得到了蓄电池荷电状态、功率、功率变化率等充放电特性约束下的控制参数运行边界,为系统参数整定提供了分析依据。最后通过Matlab/Simulink仿真实例分析,验证了所提方案的正确性。     

电网对称故障下VSG惯量局限性及其与调相机组合作用研究

虚拟同步发电机(VSG)作为一种使逆变器具备调频、调压能力的技术,可在发生正常功率扰动时减小系统频率变化率和频率偏差。由于其本质仍然是一台逆变器,过流能力较差,使得虚拟同步机在发生短路故障的情况下无法保证供电可靠性,其惯量支撑作用则不能较好地发挥。对VSG在短路故障惯量的局限性进行了理论和仿真分析,针对短路故障VSG不能较好发挥惯量的局限性,提出了短路时在VSG系统加装调相机以改善系统频率的观点,仿真结果表明加装调相机提升了短路故障下VSG的频率稳定性。该研究对同步调相机的大规模应用配置工作也具有一定的参考价值。     

计及储能动态的VSG惯量阻尼自适应控制研究

随着风力发电、光伏发电等新能源发电渗透率增加,电力系统的等效惯量和等效阻尼逐渐减小,其稳定性问题变得越来越严峻。虚拟同步发电机（virtual synchronous generator, VSG）技术的提出能有效地解决这一问题。然而,传统的VSG并网逆变器采用恒惯量和阻尼控制,在系统受到扰动时,其鲁棒性较差。因此,为增强系统的鲁棒性,优化其频率响应曲线,本文提出了一种计及储能装置动态特性的并网VSG惯量阻尼自适应控制策略。首先,阐述了VSG的基本工作原理,然后通过建立其数学模型分析不同旋转惯量和阻尼系数对系统输出特性的影响。在此基础上,结合同步发电机（synchronous generator, SG）功角特性曲线和频率振荡曲线设计出旋转惯量和阻尼系数的自适应控制策略,该控制策略通过引入惯性环节以较好地匹配储能装置的动态特性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真软件对比分析了所提控制策略和传统的VSG恒惯量和阻尼控制,结果验证了所提控制策略的正确性。     

双馈风电机组动态虚拟惯量和阻尼模糊自适应控制策略研究

针对传统双馈风电机组虚拟同步控制（VSG）中因负载突变导致电网频率、输出有功功率波动较大和暂态调节时间过长的问题，提出一种基于模糊自适应控制策略的变参数风电机组虚拟同步发电机控制策略。首先，在机组转子侧变流器中引入VSG算法使得风电对电网频率具有主动支撑能力，并建立DFIG-VSG有功功率小信号模型分析惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响；然后，通过分析系统暂态过程中的功频变化原理并结合不受线性量化约束的模糊算法，将虚拟惯量和阻尼的范围作为模糊自适应环节的输出论域，进而实时调整惯量和阻尼系数以降低功率超调和频率偏移。最后，在Matlab/Simulink中基于DFIG-VSG机组的仿真结果验证了所提模糊自适应VSG控制策略的可行性、有效性及优势。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

基于变论域模糊控制的VSG自适应控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制在负载扰动或电网频率波动下引起的有功功率与输出频率振荡问题,结合变论域思想提出一种VSG改进模糊自适应控制策略。首先,建立VSG有功-频率环小信号模型,分析虚拟惯量与阻尼系数对系统暂态过程的影响,为参数选取提供依据。其次,依据功角特性曲线确定参数与输出频率间的变化关系,以此为基础设计模糊控制器动态调节虚拟惯量与阻尼系数。之后,通过添加伸缩因子模糊控制器完成模糊论域的动态整定,其与增加模糊规则等效,可提高控制精度。最后,在Matlab/Simulink中搭建单机VSG模型,对几种自适应控制进行仿真对比,结果表明所提出的控制策略在抑制功率和频率超调及降低调节时间方面表现更加优异,验证了该控制策略的有效性和优越性。     

基于IDA-PBC的混合储能虚拟同步发电机功率协调控制

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断升高,虚拟同步发电机(VSG)技术广泛应用于现代电力系统的调频控制中。为了模拟同步发电机的惯性与阻尼特性,VSG需配备储能单元。针对VSG中蓄电池与超级电容混合储能系统(HESS),提出了基于互联阻尼分配的无源控制策略(IDA-PBC),通过控制超级电容快速补偿VSG惯性模拟环节引入的功率变化,蓄电池响应VSG一次调频相对缓慢的功率需求,减少蓄电池功率波动。最后,在Matlab/Simulink环境下仿真验证了所提控制策略的可行性。     

虚拟同步发电机自适应转动惯量策略研究

虚拟同步发电机（VSG）可在系统发生功率扰动时减小系统频率变化率和频率偏差,然而固定的转动惯量参数无法保证功率和频率的调节性能,不能使系统发生扰动时的系统频率响应兼具稳定性和快速性。因此,在离网和并网模式两种工况下提出了转动惯量自适应控制策略。首先,介绍了虚拟同步机的工作原理并分析了不同转动惯量对VSG输出频率的影响;其次,依据转子加速区和减速区的概念提出了自适应转动惯量控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了该算法的稳定性,给出了关键控制参数的取值原则;最后通过Simulink验证了该算法的有效性。     

基于模糊理论的VSG自适应转动惯量控制策略

针对传统虚拟同步发电机(VSG)算法在逆变器并网端引起的功频动态响应能力不足、输出电能质量差等问题,提出了一种基于模糊理论的VSG控制策略,通过分析转动惯量的动态特性,研究同步发电机转子方程和暂态过程的功频变化机理,设计出一种模糊控制器作用于逆变器的VSG转子运动模块,使得其转动惯量能够自适应调节以达到逆变器并网稳定的目的。利用Simulink对比仿真传统VSG控制策略及基于模糊理论的VSG控制策略,验证了所提控制策略在超调量、稳定性、响应速度等方面的优越性,弥补了部分改进算法中转动惯量不能自适应调节以及调节方法不明确的缺陷,可有效降低逆变器并网端功率振荡和优化频率响应。     

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略

为了提高惯性和促进电网恢复,提出一种基于LCL型并网逆变器的虚拟同步发电机模型预测控制（MPC-VSG）策略。该方法在模型预测控制（MPC）中引入虚拟同步发电机（VSG）控制输出电流内环的参考值,使内环电流参考值可随电网电压和频率变化。基于Matlab搭建仿真模型,和MPC控制方法相对比和分析。仿真结果表明：当逆变器输出功率发生变化时,采用VSG的模型预测控制可增加电网的惯性和稳定性,改善系统暂态过程。     

光-储虚拟同步机多模式运行控制与改善储能系统寿命的选择性投退策略

该文研究光储虚拟同步机不同运行模式及其控制方法,提出改善储能寿命的VSG选择性投退策略.结合光储特点和电网需要提出光储系统实施VSG的4种运行模式及其功率协调控制方法.为降低负荷实时扰动带来的VSG成本,提出依据扰动大小选择性投入VSG的策略,通过离线求解模型方程组得到VSG投入时刻,在线根据扰动频率变化进行匹配的方法...     

光伏虚拟同步发电机并网小信号稳定性分析

为保证光伏虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)并网后的安全稳定运行,全面评估光伏VSG小信号稳定性已成为一项亟需解决的任务。为此,首先建立并网型光伏VSG系统的小信号模型,通过特征根法研究VSG系统的阻尼特性,辨识引入VSG功能后逆变器并网系统产生的新振荡模态,分析并网条件和控制参数对VSG并网系统阻尼特性的影响,并据此提出VSG多参数协调设计原则。研究结果表明,引入VSG功能对逆变器并网系统的稳定性存在明显影响,设计VSG控制参数时需考虑小信号稳定性的安全约束。     

一种基于VSG技术的混合微电网控制策略

针对混合微电网易受负荷和电源波动影响的问题,提出一种基于虚拟同步发电机技术的混合微电网控制策略,增强混合微电网的惯性能够平抑频率和电压突变,同时,联络换流器(interfacing converter,IC)根据2个子网的需要进行功率交换。建立IC控制的小信号模型,推导负荷及电源变化与传输功率之间的传递函数。分析系统的动态性能,确定控制参数的选取方法。最后,仿真与实验验证所提算法能够改善混合微电网的动态性能,增强电网的稳定性。     

A high-performance induction motor drive with on-line rotortime-constant estimation

A high-performance induction motor (IM) speed drive with online adaptive rotor time-constant estimation and a proposed recursive least square (RLS) estimator is introduced in this paper. The estimation of the rotor time-constant is on the basis of the model reference adaptive system (MRAS) theory; and the rotor inertia constant, the damping constant and the disturbed load torque of the IM are estimated by the proposed RLS estimator, which is composed of an RLS estimator and a torque observer. Moreover, an integral proportional (IP) speed controller is designed online according to the estimated rotor parameters; and the observed disturbance torque is fed forward to increase the robustness of the induction motor speed drive     

含不平衡负载的微电网中三相微源逆变器的VSG控制策略

在离网模式下,微电网中虚拟同步发电机的输出电压易受不平衡负载影响。针对此问题,文章基于一阶全通滤波器(All-Pass Filter,APF)的电压电流正、负序分离方法,利用正序功率和正序电流建立了改进VSG控制模型,改善了VSG输出电压参考。采用比例积分(Proportional Integral,PI)+准比例谐振(Quasi Proportional Resonant,QPR)电压调节器对VSG输出负序电压分量进行控制,论证了PI+QPR调节器抑制负序电压分量的优良性能。最后,仿真结果验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了三相微源逆变器输出电压的对称性。