基于改进虚拟同步发电机的预同步并网控制研究

针对虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术在动态过程中易引起功率振荡和频率波动甚至越界的情况，提出一种改进的VSG控制策略，在有功-频率控制器中加入一个微分环节，增大了系统阻尼，有效解决了功率超调的问题。并对所提出改进VSG控制离/并网的预同步控制策略进行研究，在VSG输出端和电网端中间加入一个虚拟阻抗，通过控制实现VSG输出电压和电网电压频率、电压幅值和相位的同步，实现VSG系统从离网到并网的切换，加快了同步速度。通过MATLAB/Simulink搭建了基于改进VSG控制的离/并网模型，仿真所得结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

虚拟同步发电机与同步发电机动态特性的比较分析

针对虚拟同步发电机(VSG)与同步发电机并联混合供电配合困难问题,需明确VSG与同步发电机动态性能上的差异。首先介绍了VSG控制原理,并建立数学模型,同时在数学推导的基础上,从惯量功率和频率动态响应两方面对逆变器与同步发电机动态性能进行分析。针对动态特性的不同,根据频率响应时间及功率震荡程度重新整定VSG控制参数,以减少两者动态特性差异。最后通过仿真分析指出,VSG在不同运行工况下所需要的转动惯量不同,通过调整控制参数使VSG控制的逆变器动态特性更加接近同步发电机的,甚至优于同步发电机的。     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

基于单一旋转角虚拟功率的虚拟同步发电机功率解耦策略

虚拟同步发电机（VSG）技术模仿了同步发电机的运行机制，使分布式发电为电网提供惯性，改善了系统的稳定性。针对在线路传输过程中VSG的输出功率存在耦合而引起功率振荡甚至控制失效的问题，将虚拟功率解耦策略与VSG相结合，以降低输出功率之间的耦合效应。建立了改进VSG控制策略的小信号模型，并进行了分析，确定了虚拟功率的最佳旋转角度，以消除线路阻抗比对策略产生的影响。最后，通过MATLAB/Simulink仿真，验证了所提方案抑制功率振荡的有效性，提高了VSG的动静态性能。     

异步化同步发电机交流励磁控制方法

在气隙磁通观测与定向的基础上，推导出异步化同步发电机等效的直流电机控制模型。异步化同步发电机的电磁功率与转子交流励磁的Ｔ轴分量比正比，独立控制交流励磁的Ｔ轴分量和Ｍ轴分量可以分别控制交流励磁发电机有功功率和无功功率的输出。     

基于径向基神经网络的参数协同自适应VSG控制策略

采用虚拟同步发电机（VSG）控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性，以支撑电网频率。VSG的动态响应特性与惯量和阻尼的设定密切相关。首先，建立VSG控制模型，分析惯量和阻尼对系统动态响应指标的影响，并给出了VSG参数的计算方法。其次，结合径向基神经网络提出了一种参数协同自适应VSG控制策略，自适应调节惯量和阻尼参数来应对系统功率变化、负荷扰动及频率偏移。最后，通过MATLAB/Simulink仿真，验证所提策略的有效性和优越性。     

基于功率匹配和自适应惯性的VSG预同步控制方法

虚拟同步发电机(VSG)从离网向并网模式切换时需要进行预同步控制。针对VSG预同步并网后的稳定性问题,提出一种基于功率匹配和自适应惯性的VSG预同步控制方法。所提方法将电网电压的幅值和频率作为VSG输出电压的参考值,然后根据本地负载功率调整其输出功率参考值,使VSG输出电压的频率和幅值与电网电压同步,最后采用相位偏差的反馈控制实现相位同步。所提方法使得VSG并网后稳态工作点对应的输出功率与并网前一致,避免了VSG并网后出现的功率跃变现象。考虑到VSG在非理想情况下并网后出现的功率振荡,引入自适应惯性实现同步过程的振荡抑制。基于MATLAB/Simulink构建了VSG预同步并网仿真模型,结果表明：所提方法可保持VSG并网前后稳态输出功率一致且非理想情况下并网后的振荡时间可减少约60%,验证了所提方法的有效性。     

提高构网型储能系统功角稳定性的附加阻尼方法

虚拟同步发电机（VSG）技术是一种被广泛应用的构网型储能控制策略。然而,由于模拟同步发电机外特性导致的非线性功角关系,VSG与同步发电机类似,在严重扰动下容易与电网失去同步。为此,分析并网VSG的大信号功角稳定性,提出一种提高功角稳定性的附加阻尼方法,该方法是一种将线性化模型与非线性化模型相结合的理论分析方法。采用线性化模型对阻尼比和频率变化率（RoCoF）进行定性分析,说明附加阻尼方法可以在不降低频率稳定性的前提下提高功角稳定性;在此基础上,采用非线性化模型进行定量分析以准确评估电网故障后VSG的功角稳定性。理论分析和仿真验证表明,在有功功率控制回路中,引入附加阻尼可以提高VSG的功角稳定性。     

电网电压不平衡下的D-PMSWG系统MPC-VSG时域优化控制

当电网电压不平衡时,传统的VSG恒定有功以及恒定无功控制策略,在电网电压跌落和恢复期间频率响应和暂态稳定性欠佳。为解决这一问题,提出了一种电网电压不平衡下的直驱永磁同步风力发电（D-PMSWG）系统MPC-VSG时域优化控制策略。该策略将不平衡电网电压下的虚拟同步机控制（VSG）与模型预测控制（MPC）相结合,并对VSG转子运动方程的转子角频率与转矩建立了MPC预测模型,通过优化预测时域,调整了频率环节、阻尼环节和反馈控制惯量环节系数,得到了最优预测时域输出向量以及下一时刻的控制输入向量。与传统方法相比,所提出的方法在电压跌落、电压恢复瞬间的频率响应,以及功率的暂态特性,都得到了良好的改善。最后,在Matlab/Simulink中验证了不同控制目标下该控制策略的正确性和有效性。     

异步化同步发电机交流励磁控制方法

在气隙磁通观测与定向的基础上，推导出异步化同步发电机等效的直流电机控制模型。异步化同步发电机的电磁功率与转子交流励磁的Ｔ轴分量成正比，独立控制交流励磁的Ｔ轴分量和Ｍ轴分量可以分别控制交流励磁发电机有功功率和无功功率的输出     

基于相位补偿和交叉前馈补偿的VSG功率振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机（VSG）潜在的同步频率处功率振荡问题,建立二阶VSG的小信号动态模型,分析VSG输出功率与虚拟电动势、功角的关系,指出较小的线路阻抗比R/X使控制系统在同步频率处存在谐振点,且引入的180°的滞后相位降低了系统稳定性,促进了功率振荡的产生.通过建立VSG控制环的频域模型,分析小线路阻抗比时功率控制参数对功率振荡的影响,给出功率耦合与稳定性的关系.根据功率振荡的产生机理及模型分析,引入相位补偿和交叉前馈补偿的2种补偿策略来抑制同步频率处的功率振荡.通过搭建的仿真模型,验证VSG存在的功率振荡现象以及2种补偿抑制策略的有效性.     

考虑储能SOC的RBF自适应VSG控制策略

采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性,以支撑电网频率。VSG的惯量和阻尼特性均受储能荷电状态(SOC)约束,因此有必要维持储能SOC水平,避免储能VSG失去惯量阻尼特性。设计了基于SOC的储能充放电系数,结合径向基函数(RBF)神经网络控制,提出了一种储能VSG参数自适应控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真,验证了所提策略的有效性和优越性。     

基于虚拟同步电机原理的微网逆变器控制及其仿真分析

基于微电网逆变器的数学模型与同步电机数学模型的相似性,建立三相电压型逆变器的虚拟同步电机模型.分析虚拟感应电势的作用,提出将虚拟调速系统和虚拟励磁系统应用到微电网逆变器的控制策略,给出系统参数设计原理和仿真模型结构.采用该控制策略的逆变微电源具有调压调频和功率控制的2种功能,能分别适用于微电网的孤岛运行和联网运行工作模...     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

结构薄弱电网运行方式研究

结构薄弱电网的发电机容量较小、输电线路较长、负载较轻、无功补偿装置较少,可能产生发电机并网困难、同步发电机自励磁和工频过电压等问题。利用现有实际结构薄弱电网的参数搭建PSCAD仿真模型,研究结构薄弱电网的特殊运行特点,提出同步发电机并入结构薄弱电网的可行并网条件和无功补偿装置配置方案,并提出极端运行条件下避免发电机自励磁的措施和防止过电压产生的措施。仿真结果结果显示,以上并网条件和措施安全有效。可保证结构薄弱电网的安全可靠运行。