含虚拟同步发电机的光/柴/储独立微网控制策略

为实现独立微网的长期稳定运行,提出了一种含虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的光/柴/储微网控制策略。在光伏电源侧配置储能组成光储发电系统,利用VSG技术控制逆变器将其虚拟为同步发电机,通过设计能量管理,将光伏瞬时出力和储能荷电状态反馈到VSG控制中,实时调整光储系统的有功和频率输出。柴油发电机与光储系统采用对等控制,共同参与微网的一次调频,维持微网有功平衡,同时由柴油发电机承担二次调频任务。最终实现了光伏电能的最大输出和储能设备荷电状态的控制,保证了独立微网的灵活控制和经济稳定运行。最后,通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提策略进行了仿真验证。     

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。     

光储柴独立微电网中的虚拟同步发电机控制策略

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统组成的独立微网,提出一种适合微网在孤岛模式下稳定运行的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型,并分析其输出电压和转速的阶跃响应特性;其次,在充分考虑DGS和VSG不同控制特性的基础上,提出一种适应独立微网分层协调控制的改进型VSG策略;然后,在基本VSG控制器中增加虚拟阻抗环节,灵活实现对微网谐波的抑制;最后,建立一套包含2台100 k V·A VSG及1台440 k W DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

基于虚拟同步发电机的多能互补孤立型微网运行控制策略

以西藏措勤县多能互补孤立型微网示范工程为实例,首先,介绍了风力发电、光伏发电、柴油发电、蓄电池储能和水电的规模及组成。其次,重点分析了水电机组运行特性及基于虚拟同步发电机(VSG)控制的储能用电压源型逆变器运行特性,并对VSG同期并列装置及零起升压时间进行了优化设计,使其适应系统不同运行模式的要求。然后,详细给出了多微网系统的供电方式及其操作流程。最后,通过实际工程的运行考核,验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

虚拟同步发电机及其在混合微电网中的应用

近年来,随着分布式光伏发电、风电和内燃发电机发电技术的逐步成熟,分布式能源被赋予了新内涵。为增强局部供电的可靠性,针对虚拟同步发电机(VSG)技术及其在光伏-内燃发电机混合微电网中的应用进行了研究。介绍了混合微电网系统的拓扑结构和不同工作模式;建立了基于VSG控制策略的光伏逆变器数学模型,重点分析了基于VSG控制的电压源型逆变器的运行特性;分析了VSG并网和孤岛两种控制模式及其之间的无缝切换。针对雁栖湖生态示范区智能分布式电源系统的光伏-内燃发电机混合微电网,利用其中100 kVA光伏逆变器进行实验,验证了VSG控制策略的可行性与有效性。     

含多光储VSG单元孤岛微网参数自适应功率协调与频率优化控制

虚拟同步发电机（VSG）技术因能增加惯性、改善系统稳定性而在分布式发电、微网等领域愈发受到关注。但VSG逆变器并联运行时,通常忽略直流侧分布式电源特性,且参数大多固定不变,不能保证最大限度利用可再生能源,且系统频率动态响应较差。针对这一问题,本文提出了适用于含多光储VSG单元孤岛微网的参数自适应功率协调与频率优化控制策略。综合考虑系统负荷需求、光伏单元出力情况以及系统频率变化,自适应调节转动惯量、阻尼系数、虚拟电感等参数,确保系统各单元间功率有效分配,避免了光伏利用不充分、逆变器过载及系统交直流侧功率变动引起的频率骤变等不良影响,系统频率动态调节特性也可改善。最后,基于RT-LAB搭建了含三组光储VSG单元孤岛微网实时仿真平台,对多工况下仿真结果进行分析与对比,验证了所述控制方法的正确性及有效性。     

基于虚拟同步发电机的微网控制策略研究

研究了虚拟同步发电机(VSG)控制策略在有冲击性负荷的微电网中的应用。微网中的冲击性负荷如电机类负载对微网稳定性造成了不利影响,且缩短了传统蓄电池的使用寿命。在此采用了适用于冲击性负荷的超级电容器储能和蓄电池储能的混合储能系统,提出了一种改进的VSG策略,利用其惯量下垂特性对冲击性负荷快速响应,通过对两台并联储能逆变器的负荷分配优化,大大提高了微网系统的稳定性与技术经济性。仿真和实验结果验证了所提微网控制策略的有效性。     

电压源虚拟同步发电机并网控制及实现

并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制技术利用电力电子装置控制灵活的特点,通过在控制系统中对同步发电机及其调速器/调压器的基本数学模型和调节特性的模拟,使得并网逆变器具有与同步发电机类似的自主参与系统调频/调压等优良特性.这里在VSG控制策略基础上,提出了一种新颖的电压源VSG并网实现方式,免去了传统VSG并网所需预同步(预同期)等环节,有效提高了新能源发电系统的并网友好性,简化了电压源VSG并网流程.系统仿真及原理样机运行实验结果充分表明了所提基于VSG算法的并网逆变器系统整体控制策略及并网实现方式的有效性和正确性.     

基于VSG的光伏及混合储能系统功率分配与虚拟惯性控制

在基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光伏及混合储能系统中,不同类型的储能之间存在协调配合问题,其荷电状态(SOC)也与VSG的控制策略密切相关。针对该问题,提出了一种基于VSG的光伏及混合储能系统的协调控制策略。在逆变器直流侧引入混合储能系统,并基于VSG控制原理对其进行功率分配。根据储能SOC与VSG虚拟惯性之间的定量关系,设计了一种改进的虚拟惯性自适应控制策略,并给出相关参数的选取原则,在改善系统输出频率和功率动态响应的同时,对储能SOC进行控制。基于MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明所提控制策略可以有效改善系统电压和频率的稳定性,实现混合储能之间功率的合理分配,提高储能的充放电性能并延长其寿命。     

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。     

考虑储能SOC的微网接口变流器VSG协同控制

储能系统是微电网的重要组成部分,而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略,用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析,之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性,并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略,使各子网间储能SOC状态达到平衡,优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。     

Microgrid control based on a grid-forming inverter operating as virtual synchronous generator with enhanced dynamic response capability

This paper focuses on improving the dynamic response of autonomous microgrids (MGs) by proposing a grid-forming inverter controlled as a virtual synchronous generator (VSG), in combination with a supercapacitor (SC)-based energy storage system (ESS). By this arrangement, the MG-forming VSG is designed to react only in transitory regimes, the steady-state load being distributed to other MG-supporting inverters spread within the MG. In this way, the MG-forming VSG can maintain its full power reserve capacity for dynamic response. The paper details the control solution for the MG-forming inverter, including the VSG and SC-ESS control. The control method for the MG-supporting inverters that allow achieving the proposed control approach is also described. To prove the concept, the paper includes simulation results and experiments accomplished on a complex laboratory MG system based on three parallel inverters, one being controlled as MG-forming VSG, while the others operating as MG-supporting inverters.     

基于虚拟同步发电机控制的光/储/燃料电池微电网能量管理

为提高微电网自主参与电网运行和管理的能力,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光/储/燃料电池微电网。针对逆变器VSG控制与前级分布式电源及附加储能单元的协调配合问题,以储能荷电状态(SOC)为依据,分别设计了光伏和燃料电池VSG的能量管理策略,使微电网响应电网需求参与一次调频且提供惯性的同时,实现了光伏发电的最大功率输出、燃料电池发电的燃料平衡调节以及储能单元SOC的安全可控。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证了所提能量管理方案能够实现VSG控制与分布式电源及储能的协调配合,在并/离网下都能保证微电网安全可靠运行。     

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。     

微网系统中储能优化配置研究

微网中分布式电源出力的随机性和间歇性对大电网造成冲击,已经成为大电网与分布式电源的主要矛盾,而储能技术的应用是解决这个困局的有效方法之一。如何实现微网中储能优化配置是微网运行的关键问题之一。研究了微网中储能优化配置模型,讨论如何在并网和孤网下根据储能在微网中的作用来配置其容量,并阐述了微网中储能优化配置的求解方法。     

超级电容器储能系统在两端供电直流微网中的电压控制方法研究

为了更充分地利用分布式电源的发电出力,最大限度发挥超级电容器的技术经济性,提出了两端供电的干线式直流微网结构,指出超级电容器储能系统在直流微网的优势与作用,并根据超级电容器储能系统配置地点来选择控制方法,电源端配置采用电压分段控制,负荷端配置采用恒压控制。在Matlab/Simulink平台上搭建包含超级电容器储能系统的直流微网模型,分析超级电容器储能系统配置位置对直流微网电能质量的影响。仿真结果表明超级电容器储能系统能有效地抑制负荷波动或光照变化引起的电压大幅变化。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。     

直流微网系统能量管理控制技术研究

构建了基于光伏发电、风力发电以及蓄电池储能的多电源直流微网系统。归纳总结出了系统的九种工作模式,提出了包括最大功率跟踪控制、蓄电池充放电控制和直流微网系统的整体协调控制策略。根据分布式电源、电网、负载和蓄电池的工作情况,进行不同模式之间的转换,并完成相应的控制策略,实现了多电源供电的微网系统运营的可靠性。最后通过仿真证实了控制方案的可行性。     

微网虚拟同步发电机下的自适应滑模控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通常用作微网逆变器中各种分布式电源的接口,以便使系统具有更大的惯性。负荷中的不平衡和非线性负载会对逆变器输出电压造成的影响。为此,设计了一种电压自适应滑模控制器。以VSG作为基础控制器,然后根据系统在αβ坐标系下的方程,将系统的负载电流作为扰动,设计自适应扰动补偿,使系统能在保持稳定的条件下,减少输出电压的抖振。最后,对控制策略进行仿真,结果验证了控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的有效性与鲁棒性,提高了微网逆变器输出电压的电能质量,减少了并联逆变器之间的环流。