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。     

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。     

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.     

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。     

开关磁阻风力发电系统研究

针对传统的基于异步发电机、双馈发电机和永磁同步发电机的风力发电系统稳定性较差,风力发电系统的实验研究需要诸多条件、不易实现的问题,提出了一种在不具备风场实验条件情况下进行基于开关磁阻发电机的风力发电系统研究的方法,即采用直流电动机模拟风力机来进行开关磁阻发电系统的实验。建立了直流电动机模拟风力机的仿真模型,介绍了基于该模型的开关磁阻风力发电系统最大输出功率闭环控制方案。仿真结果表明,该控制方案能使所建立的发电系统快速进行功率调节并进入稳态工作。     

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.     

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。     

双馈风电机组的自适应神经网络保性能虚拟同步机控制

近年来，可再生能源的电网渗透率逐年提升，电网对可再生能源参与一次、二次调频的需求也愈加紧迫，虚拟同步机技术（VSG）应运而生.VSG能够赋予新能源机组主动参与电网调频的能力，然而当VSG应用于双馈感应风力发电机（DFIG）时，存在动态过程中转子电流超出转子侧变流器（RSC）容量的风险.本文提出一种应用于DFIG的保性能虚拟同步控制器，通过使用误差映射函数将输出受限的系统转化为等价的不受限系统，并使用李亚普诺夫方法设计保性能控制器，保证转子电流在调频、故障穿越等强动态过程中不超过任意人为设定的限制；此外，利用神经网络自适应策略，对发电机组中的不确定动态特性进行补偿，从而获得理想的控制效果.最后，本文通过大量仿真验证了所提控制策略在调频能力、转子电流控制和应对参数偏差等方面的控制性能.     

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。     

虚拟同步发电机频率协调控制技术研究

在电网突发异常情况下,针对虚拟同步发电机的频率协调控制技术控制性能差,导致虚拟发电机输出的有功功率波动较大,设计一种适应多种电网工况的虚拟同步发电机频率协调控制技术。分析电网中虚拟同步发电机转子部分等效主电路,获取标幺值惯量,经过普拉斯变换得到发电机输出有功功率变化量与电网频率变化量之间传递函数模型,描述虚拟发电机运行状态,设计针对虚拟同步发电机频率的内环控制器结构,优化整体的控制策略。仿真结果表明,在不同的电网异常情况下,设计的虚拟同步发电机频率协调控制技术下,发电机输出有功功率输出波动小,更加接近稳定状态。     

自同步型并网逆变器有限时间全阶终端滑模控制研究

由于单台逆变器从离网到并网的切换过程中电网侧信息的获取会延迟,使得经典的虚拟阻抗方法难以实现逆变器自同步电网信息的功能.因此,文中设计一种基于有限时间全阶滑模控制的直流母线电压/无功功率控制器,该控制器与PQ型控制器相比减少了复杂的锁相环(PLL)结构,与虚拟同步发电机(VSG)控制技术相比增加了电网侧频率信息的采样,可实现对对电网信息的自同步追踪,并且有限时间的全阶滑模控制保证了微网系统具有更快的响应速度和较强的鲁棒性.对比的仿真和实验结果表明,所设计的控制策略可以快速跟踪电网电压信息,有效提高逆变器输出电压的动态调节能力.     

向无源端网络供电的多端MMC-HVDC控制策略研究

中压直流配电网具有良好的发展前景,本文以贵州电网柔性直流配电示范工程为对象,研究向无源网络供电的多端MMC-HVDC控制策略。首先分析了无源网络的供电特性以及MMC-HVDC向无源网络供电的可行性,研究了基于混合子模块的MMC数学模型,然后搭建了一个向无源网络供电的四端柔性直流输电系统仿真模型并为其设计了相应的双环控制策略。常规的无源端控制器采用定交流电压和频率控制,介绍了虚拟同步发电机的控制原理,结合项目需求,文中同时还设计了采用虚拟同步发电机控制的无源端控制器。最后,利用PSCAD对搭建的多端柔性直流输电系统模型及其无源端控制器的设计进行了仿真验证,仿真结果表明两种控制策略都能实现向无源网络的灵活供电,但基于虚拟同步发电机控制的无源端控制器能减少负荷波动时的频率波动。     

基于VSG的LCL型微网逆变器技术研究

为使并网逆变器能更好地配合大电网运行,采用模拟同步发电机的控制方法,使分布式发电系统借鉴成熟的电力系统控制方案,实现多模式运行。基于虚拟同步发电机的控制方法,改进了虚拟调频以及虚拟励磁系统,配合虚拟惯性有效地改善了系统在离网运行状态下由于负荷变化引起的频率不稳定问题;同时对三相LCL滤波器性能进行了分析,通过在电容侧增设无源阻尼电阻的方法,可以有效地抑制谐振尖峰,增强系统的稳定性。最后,通过MATLAB/Simulink的仿真实验验证,证实了所采用方法的有效性。     

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。     

基于SIMULINK的同步直驱风力发电机并网控制研究

本文简要介绍了风力发电中并网控制要求和同步直驱风力发电机并网的控制原理，并针对同步直驱风力发电机的并网控制方式进行了讨论分析：在SIMULINK软件中按照分析的结果进行建模并实验，用SVPWMA方式实现了对输出电压的控制；仿真结果表明该种控制方法可以满足风力发电机的运行需要。     

风力发电系统技术的发展综述

风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源,风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统,它直接关系到风力发电的性能与效率。分别介绍了风电系统涉及的控制技术、风力机和发电机,特别是对当前的风力发电机系统进行了科学分类;并详细分析和比较了各类风电系统的原理、优缺点和适用范围,最后指出了风电系统的发展趋势。这对风力发电系统的选择和研究具有一定的参考指导价值。     

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.