基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

独立微网中多虚拟同步机功率精确分配控制策略

独立微网中,逆变器采用虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制模拟同步发电机运行机制,为微网提供惯性和阻尼,改善系统电压频率稳定性。但传统VSG并联系统不具备无功出力合理分配以及直流抑制的能力。首先,从VSG基本原理入手,分析了VSG功率均分机理。其次,为构造积分器,从电压补偿角度提出了一种改进的无功控制方法,实现了无功分配与线路阻抗解耦。在直流抑制方面,利用准谐振控制器重新设计了底层双环控制。同时研究了参数匹配方法,保证VSG功率均分。最后通过Matlab仿真验证了所提策略的正确性和有效性。     

孤岛模式下并联VSG的无功均分控制策略

微电网运行在孤岛模式下,光伏逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制方式并联,各逆变器传输阻抗的差异及负载切换,会导致并联VSG无功功率分配不均问题。针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗和动态下垂系数的无功均分组合控制策略。分析并联VSG的功率分配机理,通过线路阻抗观测器构造虚拟阻抗,引入VSG输出无功变量构造动态下垂系数,两者对VSG的输出电压进行自适应调整,控制逆变器输出的无功功率,实现无功功率按容量均分。仿真与实验结果表明所提控制策略将无功功率差值从317 var减小到66 var,无功功率输出偏差从16.7%减小到3.5%。     

虚拟同步发电机并联运行的阻抗匹配策略

在逆变器中加入转动惯量和阻尼,实现虚拟同步发电机(VSG)控制,可在兼顾本地负载平滑切换的同时提高交流母线频率稳定性。VSG并联按其容量配比对负载进行合理分配,但阻抗不同会对并联造成稳态误差,同样会影响动态性能。提出一种基于虚拟阻抗的并联VSG控制方法,对励磁环节进行改进,实现对交流母线电压的控制,分析有功功率和无功功率运行特性;加入虚拟阻抗并得出阻抗匹配原则,分析虚拟阻抗在暂态过程中的效果。在MATLAB/Simulink中和实验台架上进行了两台VSG并联仿真和实验,结果表明,提出的控制策略可以抑制投切过程中的频率波动,提高VSG并联的稳定性。     

基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于改进型虚拟同步发电机的功率控制

针对传统虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制中逆变器输出阻抗和线路阻抗不同而引起的功率环流问题,提出一种改进型虚拟同步发电机功率控制方法。首先,在VSG电磁方程中引入虚拟电抗,解决低压线路阻抗模型中阻性成分带来的功率耦合问题,使得逆变器输出功率能够独立控制。其次,在VSG励磁控制器中附加公共连接点电压(Voltage at the Point of Common Coupling,VPCC)调节器,抑制因线路阻抗不同而引起的无功环流,并可在负荷突增情况下维持VPCC稳定。最后在孤岛运行的低压微电网中进行了仿真,仿真结果证明了该控制策略的可行性与有效性。     

基于改进虚拟同步发电机控制技术的低压微电网功率分配策略

低压微电网中,采用虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）策略控制多台逆变器并联运行时,由于线路阻抗差异较大,无法实现输出功率的按容量精确分配。针对这一问题,文章提出一种改进的VSG控制技术,在无功电压控制环中引入公共点电压反馈和积分环节,消除线路阻抗对无功分配的影响;并在虚拟阻抗环引入无功功率反馈,根据系统运行情况实时调整虚拟阻抗的阻值。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,所提改进控制策略实现了有功和无功功率的精确分配,降低了逆变器输出电压幅值跌落,并且具有较强的鲁棒性。     

孤岛下虚拟同步发电机并联功率分配控制策略

微网系统中,如多台并网逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并联时,线路阻抗的差异将会导致无功功率无法正确按比例分配,甚至产生无功环流。虚拟阻抗法是目前公认最简单有效的功率分配策略,但其加入会导致电压控制精度的下降。基于此问题,本文对孤岛模式下的微电网系统提出采用VSG定子方程虚拟阻抗的无功功率均分策略,并结合自适应虚拟感抗与虚拟容抗相结合的控制方案,在保证有功、无功功率均分精度的同时,减小电压的跌落程度,并与常规的虚拟阻抗方法进行了对比分析。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明所提控制策略对于功率均分精度和电压控制精度具有很好的控制效果。     

改进型微源下垂控制策略研究

传统无互联线微源"功率-电压-电流"三环下垂控制方法在微网系统中受到广泛关注,但其功率分配效果受线路阻感比的影响较为严重,文章分析了两种现有解决方案:利用参数调节使微源等效输出阻抗为感性的方法,其调节能力有限,优化效果不佳;利用虚拟阻抗串联改变微源输出阻抗的方法能大范围调节微源等效输出阻抗,但孤岛模式下微源输出端电压会出现明显跌落。为此本文在已有控制方法基础上,提出一种改进微源虚拟阻抗下垂控制策略,将虚拟阻抗等效为虚拟同步发电机电抗,利用虚拟阻抗压降实现微源输出电压的下垂特性,减小了微源的电压跌落。该策略无Q-V下垂控制外环,控制简单。最后通过仿真以及微源并联实验,对改进前后控制方法的性能进行了对比,证明了所提出方法的有效性。     

虚拟同步发电机次同步振荡抑制策略

针对串补电网条件下虚拟同步发电机(VSG)的次同步振荡问题,建立了包含无功环的VSG序阻抗模型,并基于阻抗比稳定性判据分析了振荡机理.最后,采用一种虚拟电阻方法提高了串补电网下VSG的稳定性.实验结果验证了理论分析及所提方法的正确性.     

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。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络...     

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。     

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。     

基于阻抗匹配的构网型逆变器无功精确控制

采用虚拟同步机(VSG)控制的构网型逆变器在并联运行时,由于线路阻抗存在差异,逆变器输出无功功率无法实现精确分配。针对该问题,提出了一种基于动态虚拟阻抗的阻抗匹配控制策略。首先,结合构网型逆变器控制方案,对并联运行时功率分配的局限性进行分析。其次,引入动态虚拟阻抗控制完成等效输出阻抗的匹配,减少无功分配偏差。最后,通过在无功-电压控制方程中构建积分项与无功反馈项,对传统VSG无功-电压控制环路进行改进,确保了公共连接点(PCC)电压的鲁棒性。搭建了3台构网型逆变器实验平台,实验结果验证了该控制策略的有效性。     

基于自适应虚拟同步发电机系统的微网逆变器控制策略研究

考虑到分布式能源并网后对电网系统带来的高渗透率影响,加之传统的并网逆变器不具备旋转惯性的优势,这会增加系统的运行风险.结合风电场多端直流输电系统,提出了一种基于自适应虚拟调速器功能的自适应虚拟同步发电机控制策略.结合虚拟同步调速器模块,建立了具有惯性响应和一次调频能力的虚拟同步发电机控制策略.但考虑到分布式电源的波动性和间歇性特点,在长期运行过程中,功率供需不平衡将会导致储能设备的荷电状态超过安全运行范围.基于此,将根据荷电状态调整下垂系数的方法拓展到基于虚拟调速器VSG控制之中.通过引入自适应下垂特性的概念,使用平移下垂特性的方法对VSG控制做了进一步改进,改进后的VSG控制减少了对系统稳定性的影响,更有利于实现有功功率的合理分配与荷电状态的快速调整.通过Matlab/Simulink工具建模仿真,且仿真结果验证了所提控制策略的合理性.     

虚拟同步发电机功角稳定性优化控制方法

虚拟同步发电机(VSG)具备自主调频、自主调压、惯性、阻尼等优良特质,变流器采用虚拟同步环、电压外环、电流内环的三环控制,由于电流内环需要采取限流措施,当电流饱和时会导致电压外环和虚拟同步环的失控,从而造成功角失稳、功率振荡.此处给出一种VSG的功角稳定性优化控制方法,通过对转子运行方程改造并补偿虚拟阻抗分量,实现在电流饱和时自动调整功角曲线从而获得新的稳定工作点,避免功角的振荡.通过实验验证了该方法的可行性.     

一种改进的虚拟同步机控制策略

在此提出一种改进的虚拟同步发电机(VSG)控制方法,可在无需离网建立机端电压和并网预同步环节情况下,实现直接并网启动控制.首先,结合传统VSG数学模型,详细介绍了改进的VSG数学模型,指出改进的VSG模型具备锁相环功能;其次,建立系统小信号稳定性分析模型,针对VSG模型中惯量、阻尼、虚拟定子电阻和虚拟定子电抗等参数对系...     

基于虚拟阻抗的多逆变器并联运行控制策略研究

考虑到低压微电网中多逆变器并联运行时功率合理分配和环流抑制的问题,提出了一种基于虚拟阻抗的多逆变器并联运行控制策略.由于逆变器的等效输出阻抗存在较大的差异,通过引入虚拟阻抗使得逆变器的系统输出阻抗呈可调节的感性,降低了线路电阻引起的功率耦合,并改善了各逆变器输出电压质量.在此基础上通过改进逆变器的功率下垂控制策略,实现...     

基于模糊控制的自适应虚拟同步发电机控制策略

为了解决分布式能源与电力系统兼容的问题,采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术,将同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数引入逆变器控制,以提高系统的频率响应特性和电网应对扰动能力。在此基础上,提出一种基于模糊算法的自适应VSG虚拟惯量和阻尼系数控制策略。根据同步发电机角频率变化率和角频率偏差的变化规律,重新设计模糊规则调节虚拟惯量和阻尼系数,以提高VSG的控制效果。仿真结果表明,该策略能够合理地抑制瞬态过程中VSG频率和功率的波动,维持电网的稳定运行。