基于虚拟同步发电机技术的微电网孤网运行控制策略

微电网孤网运行时,由于没有大电网做后背支撑,其静态稳定性和暂态稳定性都较差。为了解决该问题,本文提出一种基于逆变型电源的虚拟同步发电机技术,让分布式电源能对微电网提供稳定的电压和频率。借鉴传统同步发电机的相关特性,建立虚拟同步发电机模型,研究虚拟同步发电机有功功率和无功功率的控制策略。针对微电网孤网运行情况下的稳定状态和切负荷过程进行仿真和实验,通过分析系统电压电流的变化情况以及虚拟同步发电机输出功率的响应速度和超调量,判断应用虚拟同步发电机技术的微电网在孤网运行情况下稳定性的好坏。实验证明:所提的控制策略能够保证微电网在孤网运行情况下的稳定性,具有较好的实用性。     

一种基于虚拟同步发电机的多逆变器微电网频率无差调节策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)在增强微网稳定性的同时,能克服微网中电力电子装置并网给电网带来的冲击,受到了广泛关注。现有的VSG中的有功频率控制,在微网离网运行时,将存在频率偏移,这将会影响到微网中频率敏感负荷的稳定运行。因此提出了一种VSG的频率无差调节方法,将VSG所产生的频率偏差量叠加到VSG的有功频率控制环中,消除了微网的频率偏移。针对含多个VSG并联运行的微网,各VSG不需要通信,独立参与微网频率无差调节。同时,还能根据VSG额定容量自主分配负荷功率,提高了微电网经济运行的能力。最后搭建三台VSG并联仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制研究

研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略,并分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及虚拟励磁电流调节模块,通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值及频率分别与无功功率及有功功率呈现良好的下垂特性、且能够较快的跟踪负荷的变化,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外文章对虚拟原动机调节模块进行了改进,能够实现频率的实时无差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。仿真结果表明,逆变器输出电压较好的模拟了同步发电机的外特性,且相电压的畸变率仅为0.2%,同时输出频率不随负荷的变化发生偏移,可稳定在49.98Hz,验证了文章理论分析的正确性和可行性。     

考虑超调的虚拟同步发电机暂态功率振荡抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡和稳态偏差的问题。控制中增加暂态阻尼环节可以抑制振荡、避免稳态偏差,但存在较大超调问题。通过建立VSG在2种扰动下的有功闭环小信号模型,依据根轨迹分析振荡抑制效果,进一步结合零点分析超调,得到暂态阻尼策略下VSG超调的原因和特性,并提出2种基于有功暂态补偿的VSG功率振荡抑制策略：暂态前馈补偿和暂态反馈补偿。2种改进策略均可以提升系统的暂态阻尼,有效抑制VSG有功振荡,既不会增大稳态偏差,又能大大减小超调。通过MATLAB/Simulink仿真及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。     

改善微电网频率动态响应的虚拟同步发电机强化惯量控制方法

为充分利用虚拟同步发电机(VSG)的调频潜力,提出一种适用于交直流混合微电网的虚拟同步发电机强化惯量控制方法,即在虚拟同步发电机的基本控制结构上增加与系统频率偏差量相关的辅助调频控制环节,使之可以在负荷扰动后提供更多的调频功率,进一步改善系统的频率响应特性。基于Matlab/Simulink构建了以虚拟同步发电机为接口的交直流混合微电网模型,并在实验室研制了一台实验样机对所提控制方法进行验证。仿真和实验结果表明,与常规控制方法相比,强化惯量控制在给定的控制参数下可以使相同负荷扰动后的系统频率偏差进一步减小约25%,从而证明了所提控制方法的有效性。     

微电网孤岛运行时的频率控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态数学模型的新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机。详细分析了将传统电力系统中集中式频率控制引入微电网的可行性。微电网孤岛运行时,将虚拟同步发电机分为非调频发电单元和调频发电单元,前者既能按照功率调度指令发电,又能参与一次调频,缓解扰动情况下系统频率的波动,后者提供微电网参考电压,并利用二次调频实现频率的无差控制。还指出了分散式频率控制存在的问题,并给出了集中式频率控制的基本结构。Matlab/Simulink的仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。     

含多虚拟同步发电机的微电网二次调频策略

针对微电网低惯性特性使得其频率易受负荷波动影响而偏移出额定值的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的二次调频方法。首先,在分析电力系统调频原理的基础上,提出了在VSG功频控制中引入二次调频控制器来实现频率的无差控制。其次,针对含多个VSG并联运行且都参与二次调频的情况,通过对二次调频控制环节进行改进,使VSG不需要借助于微电网中央控制器间的协调控制,即可实现无差调频。同时,该策略的提出使得VSG能够根据自身额定容量自主分配负荷功率,提高了微电网经济运行能力。最后,仿真结果和实验结论验证了所提理论分析的正确性和实用性,所提方法可有效地改善微电网的频率特性和经济运行特性。     

适用于孤岛微电网的电压型虚拟同步发电机自适应惯性控制与频率恢复控制

孤岛微电网惯性水平低,频率稳定问题显著。基于此,提出了适用于孤岛微电网电压型虚拟同步发电机(voltage-controlled virtual synchronous generators,VSGs)的自适应惯性与频率恢复控制方法,用于孤岛微电网频率稳定性提升。在自适应惯性控制方面,利用转速偏差及其变化率刻画频率动态过程,分别构建其与虚拟惯性的关系;利用双曲正弦函数放大虚拟惯性对转速偏差及其变化率的灵敏度,提高控制的敏感性;引入sigmoid函数,限制虚拟惯性调节范围,抑制控制过程中VSG输出功率的振荡。在频率恢复控制方面,从有功功率供需平衡的角度出发,将频率恢复问题转化为全网有功再平衡问题;利用各台VSG的频率偏差及其变化率估计全网有功再平衡量,并按容量分配每台VSG承担的全网有功再平衡量,实现功率均分。通过不同情境对所提方法进行仿真测试,结果验证了其有效性。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

基于等效氢耗特征的孤岛电-氢混合储能多微电网功率自适应分配控制方法研究

在含电–氢混合储能系统的复杂多微电网中，为解决不同规模及类型微源所导致的公共负荷难以合理分配进而使交流母线电压频率失稳的问题，提出了一种基于等效氢耗的孤岛复杂多微电网功率分配自适应控制方法。该方法将微电网内不同微源承载能力等效为氢耗，统一评估不同微电网的载荷裕量，并根据实际微源的动态特性和运行机理自适应改变多虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)一次调频分配系数，实现了通过分布式控制对公共负荷的实时合理分配。此外，所提出的VSG自适应控制方法通过识别频率变化快慢，使转动惯量和阻尼系数协同自适应控制。实现了减小频率波动超调量的同时提高系统的响应速度。最后，开展半实物实验，对所提方法的有效性进行了验证。     

高精度、低纹波稳定电源用直流有源滤波器研究

对用于一种特殊的高精度、低纹波直流电源的直流有源滤波器的主电路结构和抑制纹波的基本原理进行了分析 ,提出了两种控制方法 ,并在此基础上研制出了实验装置。结果表明 ,由无源滤波器和有源滤波器构成的混合滤波器能大大降低电流纹波和提高电源的稳定精度。一台实际的工业装置测试表明 ,其纹波达到了 10ppm。     

串联混合有源滤波器设计中的几个关键问题

提出了在负载变化范围很大和有严重电网电压畸变的情形下,串联混合有源滤波器（SHAPF）设计和实现中的几个重要影响因素,并具体给出了特殊设计的无源滤波器、自适应的参数控制和多变量的复合控制方案等的解决方案。这种SHAPF工作稳定,谐波抑制性能好,引起的附加无功电流小。仿真与实验结果证明了分析的正确性与设计方案的有效性。     

并联混合型电力有源滤波器的研究

并联混合型电力有源滤波器（ＨＳＡＰＦ）是结合并联型电力有源滤波器和并联无源滤波器的一种谐波补偿装置。详细分析了它的工作原理和控制方法,理论分析和实验结果表明该谐波补偿装置具有良好的谐波补偿特性。     

无互连线逆变器并联系统均流分析

文章从理论上分析了无互连线逆变器并联系统中等效输出阻抗Z∠θ不一致时的功率分布情况。分析表明,Z∠θ呈感性时, Z∠θ不一致会引起无功功率偏差;而Z∠θ呈阻性时,Z∠θ不一致会导致有功功率偏差。在此基础上提出了下垂系数调整法以减小功率偏差。仿真和实验结果都表明提出的方法可明显提高各逆变模块的功率均分精度。     

配电变压器无功功率的消耗与节能

对用户配电变压器无功功率的节能做了探讨,并举例定量分析。以引起广大用户对变压器无功功率消耗的重视,进一步提高负载功率因数,达到最佳节能效果。     

三相并联有源滤波器的模型与控制

针对广泛使用的非线性负载（如整流器）易产生谐波和功率因数较低，设计了一种基于单位功率因数控制策略的用以抑制电网谐波、提高负载功率因数的三相并联有源滤波器。文章首先介绍了多功能三相单位功率因数变换器的基本思想，分析了主电路数学模型及双环（直流电压环和电流环）控制策略及模型。仿真和实验结果表明此方案是可行的。     

无功优化问题三类解的物理特性

在有功调度方式给定的前提下,以有功网损最小作为度量指标,假设仅以连续的无功电源作为控制手段建立数学分析模型,应用非线性原对偶内点算法进行求解.从数学优化的角度按无功分布与电压水平之间牵制疏密程度定义了3种解的状态,即松弛解、局部制约解和临界制约解,分析了其物理本质、优化信息以及对电力系统运行性能的影响,并以三节点两端供电系统和IEEE30节点系统为例予以阐述,为有效地实施无功、电压调度与控制提供了一种思路.     

两种单相电路谐波及无功电流检测方法的比较

基于有源电力滤波器对谐波及无功电流检测的实时性和准确性的要求,本文对单相电路谐波及无功电流检测提出了两种方法,即基于瞬时无功功率理论检测法和基于有功电流分离法的检测方法,给出了两种方法的检测原理,并分别对其进行了仿真研究.仿真结果表明,前者的检测结果时延大,动态响应速度慢,但其检测结果更准确.     

UPS配电系统设计

分析了不间断电源(UPS)的供电特点,介绍了UPS容量及输入、输出配电系统的相关计算方法。指出UPS在选择负载时,需考虑功率因数匹配的问题,再根据负荷性质和供电要求确定UPS容量及工作方式,以保证设备安全、稳定运行。     

TP130 型水轮发电机失步保护的构成原理和特征

介绍ＧＥＣ—ＡＬＳＴＨＯＭ公司专用ＴＰ１３０型失步保护继电器的构成原理、与常用的同名继电器根本不同的特征。