基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。     

基于有功微分补偿与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略

针对传统光储虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)存在并网有功稳态偏差与系统动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功微分补偿(active power differential compensation, APDC)与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略。首先,建立了基于APDC算法的光储VSG并网有功闭环小信号模型,并通过极点分布图与伯德图的分析,讨论了APDC算法对系统暂态振荡与有功稳态偏差的抑制效果,给出了相关系数的整定方法。然后,为改善频率响应并避免有功超调量的增加,设计了一种基于APDC算法的改进型虚拟惯量自适应策略,同时给出其参数的取值范围。最后,实验结果表明,所提策略能消除VSG并网有功的动态振荡与稳态偏差,具有更小的频率偏差与频率变化率。     

基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题,提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先,建立VSG并联系统有功环小信号模型,分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理。然后,基于微分超前校正思想并结合VSG有功环控制结构,将有功功率反馈至频率偏差之上,从而增大系统阻尼程度并抑制VSG并联系统有功暂态振荡。接下来,建立改进型VSG并联系统状态空间模型,通过根轨迹分析系统动态响应性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案能够有效抑制VSG并联系统有功暂态振荡,并且不影响其稳态有功特性。     

孤岛并联虚拟同步发电机暂态功率分配 机理分析与优化控制

虚拟同步发电机在孤岛并联时可以通过下垂控制实现稳态的有功功率均分。但是在线路阻抗、惯量、阻尼等参数不相等的情况下,负载变化时会产生有功功率的过冲和振荡。该文将负载变化的暂态过程分为两个阶段,并采用等效电路模型分析第一阶段特性,采用状态空间小信号模型分析第二阶段特性及参数影响。在此基础上,提出一种基于虚拟电感和暂态阻尼的暂态主动功率分配的优化方法,从而在不影响稳态功率分配的前提下改进了暂态有功分配的性能。最后,基于Matlab/Simulink的仿真以及实验结果验证了所提方法的有效性。     

面向暂态稳定性能提升的VSG参数灵活控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在模拟传统同步发电机(synchronous generator,SG)稳态输出特性的同时,也将面临与SG类似的暂态稳定性问题。相比SG,VSG的强非线性使其暂态稳定性分析愈加复杂,目前鲜有研究综合系统状态极限与故障持续时间极限对VSG暂态稳定性能进行量化分析。该文从极限切除角(critical clearing angle,CCA)与极限切除时间(critical clearing time,CCT)两个表征VSG暂态稳定性能的核心指标出发,对VSG进行暂态分析与控制。首先,基于扩展等面积法则,并借助于Runge-Kutta算法与最小二乘法等数学分析手段,对CCT与CCA进行定量分析,指出转动惯量对CCA与CCT的作用效果不一致;基于此,提出一种基于转动惯量灵活控制的等比例面积准则(equal proportional area criterion,EPAC),可为VSG转动惯量的控制提供指导;然后,基于定量的理论分析提出一种面向暂态稳定性能提升的VSG参数灵活控制策略,从CCA与CCT两方面提高VS...     

基于VSG控制的微网逆变器工频振荡现象研究

分布式电源多采用电力电子变流器作为接口与电网进行能量交互,虚拟同步发电机控制技术因模拟传统同步机内外部性能优良的特点成为目前研究的热点.但电力电子装置因其动作快速性容易激发线路电感,其电流的瞬态过程会对系统产生不利影响.考虑线路电感的瞬变过程,建立系统输出功率的动态小信号模型,分析产生振荡的原因与系统输出阻抗有关.采用...     

并网储能逆变器的混合型VSG控制策略研究

针对并网储能逆变器的虚拟同步发电机(VSG)调频控制存在的储能电池过载问题,此处提出一种混合型VSG控制策略。首先,建立传统VSG及功率控制模型,对其输出功率稳态误差进行分析。其次,针对传统VSG控制对功率不完全可控的缺陷,引入跟踪型VSG控制策略,通过功率控制模型分析稳态误差。然后,将传统VSG控制与跟踪型VSG控制相结合,提出混合型VSG控制策略。最后,通过实验验证了所提混合型VSG控制策略的有效性。     

基于VSG的逆变器功率均分控制策略

分布式发电(DG)系统中逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制时,由于每个VSG的容量和分布是随机的,故VSG输出阻抗、线路阻抗及其容量难以匹配,导致了无功功率不均分。针对该问题,基于传统无通信无功功率均分控制方案,设计了一种基于虚拟电容的无功功率均分控制策略。新型控制方案模拟了VSG输出端并联电容特性,可根据VSG输出无功功率来自适应调整输出电压,从而降低了无功功率分配差度,同时提高了电压控制精度。最后,通过实验验证了控制器的效果。     

基于佳点集-t分布变异的麻雀算法VSG控制策略研究

为进一步优化虚拟同步发电机在给定有功扰动或电网频率突变扰动时存在的问题,提出了一种基于佳点集-t分布变异的麻雀算法VSG控制策略,该策略采用佳点集对麻雀种群进行初始化,引入正态分布修改发现者位置更新公式,并在麻雀个体位置更新后加入自适应t分布变异策略,利用测试函数验证了ISSA算法具有良好寻优能力。在VSG控制单元中引入ISSA算法,对VSG系统参数进行优化,获得一组符合需求的最优解。利用Simulink对比仿真常规VSG控制策略、SSA优化下的VSG和ISSA优化下的VSG控制策略,验证了当系统出现扰动时,该控制策略对于频率和有功功率振荡均有较好的抑制效果,且相对于另外两种控制策略,在响应速度、超调量、稳定性等方面的表现更优。     

基于虚拟阻尼补偿的改进型VSG控制策略研究

虚拟同步发电机(VSG)控制不仅可更好地支撑微网的频率,还可实现多逆变器的并联组网运行,改善微网的运行性能。为更好地模拟传统同步发电机的特性,针对VSG动态过渡过程中的功率振荡,提出了一种改进型VSG控制策略,在传统VSG控制的基础上,通过引入补偿环节和可调参数,降低系统的阶数,既保证了系统的动态响应速度,又避免了动态的功率振荡,有效提高了VSG的控制性能。仿真及实验结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

无功补偿装置电磁暂态仿真计算

利用ATP—EMTP软件平台,建立了无功补偿电容器投切操作的仿真计算模型,模拟了系统投、切操作可能引起的过电压、过电流现象及其影响因素,对无功补偿系统中的电磁暂态过程进行了分析。仿真计算结果表明:无功补偿电容器组投入时产生的合闸涌流和切除时产生的重燃过电压是对系统危害最严重的电磁暂态过程。文章对限制重燃过电压的措施也进行了讨论,并在此基础上计算了安装保护后设备所承受的最大过电压,为系统的安全运行提供了依据。     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。     

基于VSG的储能功率变流器离网并联控制策略

针对利用虚拟同步机控制进行储能变流器离网并联时存在的功率振荡问题,分析了功率振荡产生的原因,进而提出一种自适应惯性参数调节方法.该方法以虚拟同步机中的惯性参数为控制量,使其能够根据功率变化量自主调节,使得虚拟同步机策略既能实现无互联线并联,又能提高系统的并联动态响应.最终的实验结果进一步验证了所提出控制策略的可行性.     

电网电压跌落情况下双馈风力发电机电磁过渡过程及控制策略

分析了电网电压跌落时,双馈风力发电机(DFIG)暂态电磁过渡过程中各分量的变化规律,通过求解时域下的微分方程,得到了定、转子电流不仅包含本身所应具有的分量而且还含有直流分量和转速频率的交流成分的结论。仿真频谱分析所得结果与理论分析一致,阐明了转子侧产生过电压、过电流的根本原因。在此基础之上,提出了基于考虑定子磁链暂态过渡过程的双馈发电机低电压穿越(LVRT)控制策略,并进行了仿真对比分析。结果表明,与传统的矢量控制方案相比,改进的控制策略可以有效抑制转子侧的冲击电流,提高了双馈发电机在电网电压跌落下的不间断运行能力。     

基于DSOGI-PLL的VSG双机并联系统功率分配控制策略

针对多虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator ）并联运行条件下受扰容易引发功率振荡和频率稳定性降低的问题,提出了一种双二阶广义积分器锁相环DSOGI-PLL（dual-second order generalized integrator phase-locked loop）技术的改进型VSG控制策略。分析了不同工况下VSG双机并联系统对公共耦合点负载增量的分配情况,分析了关键参数对各机组供电容量分配的影响。通过在功频控制器中引入积分环节来实现电力系统频率的二次调节,并采用DSOGI-PLL技术减少VSG输出电能在基频处的扰动,从而抑制多VSG并联运行时受扰的功率振荡程度。仿真结果表明,相比于传统控制策略,该方案能有效减少VSG输出电能在基频附近的扰动,减小了功率振荡,提高了并联运行条件下的输出电能质量,实现了各机组之间能量的合理分配,验证了所提控制策略在并离网模式下的适用性。     

风电装备VSG等效功率平抑及频率补偿方法

借鉴传统电力系统中的同步发电机数学模型,提出一种大规模风电装备虚拟同步发电机(VSG)等效实现功率平抑及频率补偿方法。首先,设计了具有电力电子装置自身特性的虚拟调速器和虚拟励磁控制器,保证电网电流的低谐波畸变的同时,具有响应电网电压幅度、频率波动事件功能,可在一定程度上提高电网稳定性。同时模拟同步发电机的转动惯量,提高电网接口的惯性和阻尼特性,降低大规模风力发电系统对传统电网的冲击。最后,基于110 kW风力发电机组及锂电池储能单元对所提方法的可行性和有效性进行了验证与分析。     

动态无功补偿对风电场暂态电压的影响及控制策略

近年来大规模风电机组连锁脱网事故频发,严重威胁电网安全稳定运行,风电机组脱网机理与防御控制策略需深入研究。首先从理论上分析了含动态无功补偿装置的风电场在电网故障期间风机机端高电压现象的机理,仿真分析了静止无功补偿器（static var compensator,SVC）响应时间对风电场暂态电压特性的影响,指出SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素,并提出了电网故障下风电场的无功协调控制策略：即通过协调SVC与风机自身无功出力,在故障发生时紧急闭锁SVC,投入风机跨接器（Crowbar保护电路）,在故障清除后经一定延时重新投入SVC,从而提高风电机组的故障穿越能力。仿真结果表明该文提出的控制策略能有效抑制故障下风机高电压脱网问题。     

基于模糊控制的虚拟阻抗VSG功率解耦策略

虚拟同步发电机(VSG)技术模拟了同步发电机的运行机制,使分布式发电能够为电网提供惯性并提高系统稳定性。当VSG接入低压微电网时,由于线路阻抗的阻感比过大的影响,VSG的有功环和无功环之间不能视为近似解耦,VSG输出的有功功率和无功功率之间存在耦合。另外如果VSG的功角太大,也将增加功率的耦合程度,增加解耦的难度。文中分析了VSG功率耦合机理,发现功率耦合会引起VSG输出功率的动态震荡,使无功功率产生稳态误差等问题,在此基础上,提出了一种利用模糊控制对VSG功角进行估算的自适应虚拟阻抗解耦策略。最后,通过MATLAB/Simulink构建VSG并网模型,以验证VSG功率耦合的抑制。     

低压配电系统中的无功补偿控制策略

介绍了应用于低压配电系统中的无功自动补偿控制策略。通过检测线路电压、无功功率、功率因数等变量,采用5区图控制原理,根据线路不同特性,细分了电压优先无功控制、电压控制、时间控制、电压时间控制、功率因数控制等5种不同的控制策略进行电容器投切,有效地维持了系统电压的水平。