提高微电网频率稳定性的逆变控制策略

微电网中分布式电源的接入使得越来越多的电力电子器件得到应用,但由于基于电力电子变流器的分布式电源几乎没有惯性,必然会给分布式电源的大量接入造成很大的困难.虚拟同步发电机控制策略是一种基于同步发电机惯性理论的虚拟惯量控制方法,能够有效的改善微电网频率的稳定性.虚拟同步发电机控制策略将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性和无功调节特性应用到逆变电源的控制前端,并通过在励磁系统增加改进的延迟环节有效的减缓了负载突变造成的冲击,同步发电机的并网矢量控制应用到逆变电源控制的后端,使微电网中含有储能装置的分布式电源具有类似于同步发电机的虚拟惯性.最后,利用Matlab/Simulink仿真软件搭建微电网系统仿真模型并搭建逆变实验平台,通过仿真和实验验证虚拟同步发电机控制策略对微电网系统频率稳定性的重要支撑作用.     

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.     

虚拟同步发电机惯量阻尼协同自适应控制策略

针对常规的分布式发电控制技术没有类似同步发电机的惯性和阻尼特性,不能有效地抵御微源投切时造成的频率突变问题。采用虚拟同步发电机(VSG)控制技术,首先研究了转动惯量和阻尼系数对系统频率稳定性的关系,并设计了一种转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。通过自动调节虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数,抑制了频率暂态响应过程中的超调,加快了暂态响应速度,提升了系统运行的稳定性。最后,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了并网运行模式下所提控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机技术的改进微网下垂控制

采用虚拟同步发电机技术模拟真实同步发电机的旋转惯性和阻尼分量,使得逆变器具有类似于真实发电机所具有的转子特性,从而使得逆变器的输出频率具有一定的抗扰动能力。通过对VSG的阻尼系数D的改进,在控制层面实现了虚拟阻尼的动态变化,在减少频率波动的前提下减小了系统的动态变化时间,并且结合了改进有功-频率控制和电压-无功下垂控制,算例仿真表明,所提控制方法改善了系统的动态频率特性和母线电压水平,取得了良好的控制效果。     

基于PR控制器的改进型虚拟同步发电机技术

电压控制型虚拟同步发电机技术(VSG)和电流控制型虚拟同步发电机技术是目前较主流的2种虚拟同步发电机技术。针对原有VSG技术对有功功率和无功功率的跟踪特性较差问题,提出一种改进型VSG技术。通过嵌入PR控制器,一方面可对有功功率和无功功率进行前馈补偿,以改善原有VSG的功率跟踪特性,使其能更好地适应并网,另一方面能实现在特殊情况下由改进的VSG平滑切换到原有VSG,以适应频率、电压快速变化的电网。在RT-LAB半实物仿真平台的实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

提高多逆变器并网运行稳定性的控制方法

针对微电网中多逆变器并列运行时功率分配不当导致分布式电源并网困难,特别是功率动态分配的情况下系统可靠性更加恶化的问题进行研究。首先建立了多机下垂控制模型,推导下垂系数与分布式电源容量的匹配方程,并分析系统的静态稳定性。其次,提出了一种下垂控制与虚拟同步发电机控技术相结合的功率控制策略。通过增大逆变器的惯性和阻尼系数,抑制了微电网的频率波动,从而在输出功率静态稳定的同时,削弱了分布式电源并网产生的冲击,提高微电网运行的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机的光-储调频控制策略研究

太阳能光伏发电作为一种可再生能源发电在电网中渗透率不断升高,与此同时,对于系统稳定性的影响也越来越不得忽视。首先,对光伏发电系统输出特性进行分析。针对光伏并网发电在遇到频率波动时不具备惯性和调频能力的问题,提出了应用储能补偿系统的调频需求,通过对储能逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,使光-储作为一整体对外具备类似同步发电机特性,同时该系统还拥有保证光伏对外输出功率稳定的能力。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出调频控制策略的有效性。     

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。     

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.     

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。