分布式电源并网逆变器无缝切换控制策略

为解决分布式发电系统中不同微电源逆变器控制策略的差异以及相互之间切换的问题,提出了一种基于虚拟同步发电机的微电网并网/孤岛运行模式之间的无缝切换控制策略。分析了虚拟同步发电机、恒压频比和恒定功率控制方式,在孤岛运行模式下主逆变器采用基于虚拟同步发电机控制、恒压恒频控制,提出一种在2种运行模式之间无缝切换的主逆变器控制策略。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真。仿真结果表明,所提的基于虚拟同步发电机的无缝切换控制策略实现了微电网运行模式之间的无缝切换。     

基于VSG的柔性光储并网系统控制技术

利用虚拟同步发电机(VSG)技术,针对光储并网系统逆变部分的控制策略进行研究。建立了VSG方案下的光伏并网逆变器数学模型,提出了一种基于VSG的光储并网系统的离/并网平滑切换控制策略。针对一个实际的光储并网系统,设计了一台100 kVA的样机,通过RT-LAB半实物仿真实验验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制技术在离网模式下具有较好的自适应能力,并网模式下具有良好的功率跟踪性能;能够提供惯性和阻尼,提高系统稳定性;实现柔性光储并网系统不同运行模式之间的平滑切换。     

基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步方法

模拟同步发电机特性的分布式发电系统对大电网呈友好特性,然而,虚拟同步发电机(VSG)在并网瞬间可能存在较大冲击电流。为此,文中提出一种基于虚拟功率和电压频率二次控制的预同步单元,实现VSG离网和并网间的无缝切换。在此基础上,详细分析了惯性、阻尼和调差系数对功频调节特性的影响。仿真和实验结果表明:所提出的预同步控制能实现VSG不同模式之间的平滑切换,且与传统预同步控制相比,控制简单;同时,所研究控制策略具有较好的有功功率、无功功率跟踪性能。     

基于虚拟同步发电机控制的T型三电平并网逆变器研究

微电网作为可再生能源接入电网的有效途径越来越受到人们的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网,然而传统的控制算法只考虑响应速度和响应精度,并没有考虑类似同步发电机的惯性特征,因而会对电网带来较大冲击。为增加基于逆变器接口的新能源对保持电力系统稳定所需的惯性,本文借鉴同步发电机的转子运动方程、调频特性及无功调节特性,提出基于虚拟同步发电机的T型三电平并网逆变器控制策略;最后利用Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略的有效性。     

一种改进的虚拟同步发电机功率控制策略

详细分析了虚拟同步发电机(VSG)离网和并网模式下的功频调节特性和励磁调节特性,针对单机并网模式下惯性J,阻尼D和调差系数Kω等参数优化的局限性,提出了一种基于微分负反馈的改进型虚拟同步发电机有功功率控制策略。建立了并网模式下功频调节特性分析模型,分析了加入微分负反馈前后系统的等效阻尼。仿真和实验结果表明所提出的方法能够改善VSG并网模式下的动态特性。     

逆变器的虚拟同步发电机控制技术建模与仿真

越来越多的可再生能源,通过逆变器并联接入电网运行,带来了逆变器并网控制研究这一新课题。常用的分布式能源控制策略为下垂控制,当逆变器电源采用下垂控制策略时,可以通过下垂特性来分配各自承担负荷的大小,但是却很难在扰动情况下,为系统提供惯性与阻尼支撑,电力系统易失去稳定。针对此问题,提出了一种虚拟同步发电机(VSG)技术。通过研究分析同步发电机的数学模型和外特性,从而建立虚拟同步发电机的数学模型,来模拟同步发电机的转子惯性,并通过仿真验证其正确性以及虚拟同发电机技术能实现微电网并网与孤岛模式的自由切换。     

虚拟同步发电机及其在独立型微电网中的应用

针对独立分布式发电系统设计了一种基于同步发电机功角特性的虚拟同步发电机控制策略,使逆变器能以电压源形式与柴油发电机并联组网。所设计的控制策略实现了逆变器对电网的无缝投切,逆变器在并网运行时能根据指令调节有功输出。突加、突减负载时逆变器能迅速响应需求输出功率,有效地减小了微电网电压幅值和频率波动。当微电网中柴油发电机停机时逆变器能独立支撑微电网的电压和频率,使微电网电压和电流平稳过渡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

基于最优阻尼比虚拟同步发电机的优化控制策略

针对微电网中可再生能源渗透率越来越高,微电网惯性和阻尼不足等问题越来越突出,随即一种新的控制方式即虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术被提出。区别于传统同步电机,虚拟同步发电机可以实时的控制电机参数获得系统稳定。文章从传统同步发电机有功控制环出发,结合功角特性曲线和频率振荡曲线分析惯性参数和阻尼系数对系统稳定性的影响。在现有控制方式的基础上提出一种基于最优阻尼比的惯性参数和阻尼系数共同自适应的控制策略。最后在Matlab/Simlink中通过离网和并网仿真分析验证所提策略的正确性和有效性,结果证明能够有效抑制系统的系统波动并具有很好的动态性能。     

一种微电网分布式电源新型控制策略

针对分布式电源不具有惯性使得微电网控制困难的问题,引入了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术,设计了基于VSG算法的逆变器控制策略,并针对该控制策略存在的不足提出了一种基于VSG算法的直接功率控制策略;微电网中不同分布式电源分别采用上述2种基于VSG算法的控制策略,并分别作为组网单元和并网单元,它们控制方式不同但均具有类似同步发电机的负荷响应特性,在实现微电网虚拟惯性的同时可以达到灵活控制的目的;对微电网的协调控制进行了分析,设计了微电网频率调整和电压控制策略,针对孤岛向并网模式平滑切换,采取基于虚拟功率的预同步控制策略;最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性。     

虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制

根据虚拟同步储能变换器功率环主要参数的相互影响进行了小信号建模分析,为功率环参数设计和选取范围提供了参考。据此,针对虚拟储能变换器并网运行时存在的稳态功率偏差和功率限额问题,提出一种适用于并网工况的储能变换器虚拟同步机PQ模式控制策略,并在必要时将PQ模式与VSG下垂模式进行切换。虚拟同步发电机(VSG)的PQ模式并网除了能实现稳态时恒功率运行外,暂态过程中还具有一定的惯性和阻尼,并网状态下能够自同步,无需锁相环。仿真和实验结果表明,所提双模式控制策略稳定可靠且切换平滑。     

分布式光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制

目前广泛应用的光伏并网逆变器不具备有利于维持电力系统稳定的惯性与阻尼,所以基于电力系统机电暂态理论对光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制策略进行研究具有重大意义。利用同步发电机二阶数学模型构建虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)本体模型,根据同步发电机有功功率平衡与频率调整控制理论以及无功功率平衡与电压调整控制理论分别设计了VSG功频控制器与励磁控制器。在MATLAB/Simulink仿真平台建立分布式光伏逆变器的VSG控制系统仿真模型,仿真结果表明,当负载发生变化时,基于VSG控制的分布式光伏逆变器具有良好的动态调节特性与稳定性。     

微电网双运行模式下分布式逆变器的控制策略

针对微电网中配备有储能环节的分布式逆变器,采用了一种新的控制策略,使其具有传统下垂特性的同时,还具有同步发电机转子惯性的特性,提高了频率的稳定性。该策略使得分布式逆变器在孤岛运行模式及并网运行模式下均工作于电压源模式,有利于无缝切换的实现,且并网运行模式下,分布式逆变器能按功率指令与电网进行能量交互。实验结果验证了该方案的可行性。     

基于自适应调节的微源逆变器虚拟同步发电机控制策略

微电网通过各类功率变换器实现分布式电源分布式开发、就地吸纳和高效应用,但其孤岛运行时惯性很小,频率受负荷波动的影响很大。对于微源逆变器引入虚拟同步发电机控制策略,这对改善微网系统频率稳定性具有重要作用。基于此,提出一种自适应调节的虚拟同步发电机控制策略。首先根据微网实际运行状况实时修正虚拟惯性参数,实现了控制策略的自适应调节,从而保证微网系统的安全稳定运行;然后详细分析所引入转动惯量系数和阻尼系数对微源控制系统的各类影响。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

改善微电网频率稳定性的分布式逆变电源控制策略

基于电力电子换流器并网的分布式能源对微电网系统的惯性几乎没有贡献,这将成为分布式能源大规模接入微电网之后面临的新问题。虚拟同步发电机控制策略作为一种能够使含储能装置的分布式逆变电源具有虚拟惯性的方法,对改善微电网系统频率的稳定性具有重要作用。在理论推导及分析虚拟同步发电机控制与微电网关系的基础上,提出了一种改善微电网频率稳定性的分布式逆变电源虚拟同步发电机整体控制策略,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调节延迟特性引入到逆变电源的上层控制中,底层控制则根据同步发电机的并网矢量关系得到。最后,搭建了简单微电网系统的Matlab/Simulink仿真模型及物理实验平台,通过仿真和实验充分验证了所提虚拟同步发电机控制方法对微电网频率稳定性的支持作用。     

基于变步长功率跟踪的有功备用式PV-VSG控制策略

传统光伏发电系统多以最大功率跟踪方式并网,不具备有功调频能力,而将其改造的光伏虚拟同步发电机多以配备储能的方式实现虚拟同步功能,但储能设备过于昂贵,主电路改造成本较大。针对上述问题,在不改造传统集中式光伏逆变器主电路的情况下,提出一种基于变步长功率跟踪的有功备用式光伏虚拟同步发电机策略,通过有功备用方式实现虚拟同步功能,节省改造成本,所提方法克服了固定步长跟踪方法快速性和稳定性不能兼容的问题,并且使光伏虚拟同步发电机快速精确地提供惯性及阻尼支撑控制。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略与特性分析

传统虚拟同步发电机（VSG）控制策略可模拟同步发电机的惯量和阻尼特性,但会使并网逆变器产生功率振荡和功率偏差。针对虚拟同步发电机动态过程中存在的功率振荡问题,提出一种基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略来抑制功率振荡。首先介绍了传统阻尼绕组与常系数虚拟阻尼绕组抑制功率振荡的原理及特性,其次利用根轨迹法分析设计了改进型虚拟阻尼控制策略的参数,最后搭建仿真模型验证了该控制的有效性及准确性。     

具有阻尼和惯性的电流下垂控制研究

针对虚拟同步发电机控制策略的优良特性,研究了其在电流下垂控制中的应用。采用电流下垂控制算法取代虚拟同步发电机的有功/频率调节和无功/电压调节控制策略,保留其机械转动所具有的惯性和阻尼特性,舍弃其定子电气模块,使逆变器不仅具有电流下垂控制的优越性能,而且具备虚拟同步发电机的阻尼和惯性特征,增强电网频率和电压幅值的稳定性。通过在电压/电流双闭环控制器中引入虚拟阻抗,提升并网逆变器的鲁棒性。仿真实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

并网逆变器虚拟惯性与阻尼的等效及辨识

针对并网逆变器的下垂控制策略与虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立统一的线性化传递函数模型,并提出一种虚拟惯性和阻尼的等效及辨识方法,论证使用等效惯性常数与等效阻尼系数量化并网逆变器参与电网调节能力的合理性。使用等效惯性常数和等效阻尼系数代替中间变量,建立能够统一下垂控制策略与VSG控制策略的线性化传递函数模型。根据所建立的模型,将模型辨识问题简化为参数辨识问题。通过给予并网逆变器输出功率阶跃扰动激励出的功率振荡模态信息,建立系统实际输出与模型输出的时域关系,将参数辨识问题转化为参数优化问题。利用智能优化算法辨识出并网逆变器的等效惯性常数与等效阻尼系数。该辨识方法能够避免模型差分化所带来的误差,精度高,物理意义明确。最后进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性与辨识方法的有效性。     

三相四桥臂虚拟同步发电机预同步、多环路控制及负载不平衡控制方法

设计了一种三相四桥臂虚拟同步发电机多环路控制策略,通过有功和无功的解耦控制使逆变器模拟同步发电机的一次调频、一次调压、惯性和励磁特性,并改进了控制方法,在功率环之后级联电压电流双环,改善微电网动态调节性能。针对平滑并网,利用一种预同步控制策略,使逆变器的频率相位和幅值追踪电网电压。同时,针对带不平衡负载时的电压不平衡、频率波动问题,提出了一种变频率自适应谐振控制方法。仿真与实验验证了所提控制方法的可行性。     

入网电压控制型逆变器的同步电机特性分析

为使可再生能源更好地接入电网,针对入网电压控制型逆变器的同步电机特性进行研究。以轴压调节的LCL型电压控制型逆变器为研究基础,建立其数学模型,并从理论上分析了其频率控制单元中的调频轴参考输入可以模拟原动机功率输入,惯性环节可以模拟发电机转子惯量和阻尼特性;调压轴参考输入值可以模拟同步发电机等效内电势幅值,从而使其具备同步电机的基本功能。基于建立的模型,研究了轴压控制型逆变器的并网有功、无功调节方案。定量分析了系统工作点变化对并网有功功率跟踪造成的影响,提出了基于比例系数自适应调整的有功功率控制策略,有效解决了有功控制的精度问题。最后,通过仿真结果验证了理论分析的正确性和自适应控制方案的有效性。