负荷虚拟同步机及其低电压故障穿越控制

负荷虚拟同步机(LVSM)是一种电网友好型负荷并网接口,但其本身不具备低电压穿越能力。为此,文中提出一种适应电网对称与不对称故障的LVSM低电压穿越控制方法。首先,提出LVSM的统一拓扑及其基本控制策略。在基本控制策略的基础上增加电网电压正序分量提取、低电压穿越检测、功率指令变更策略、故障期间使能的负序电流抑制、故障期间电流环输入限幅5个环节,实现电网故障短时间内LVSM不脱网、负荷稳定运行,并最大限度地为电网提供无功支撑。由于LVSM在故障期间保持惯性功率控制,故障结束后功率振荡平滑且有惯性,可有效减轻对电网的暂态冲击。硬件在环实验验证了所提低电压穿越控制方法的有效性。     

基于虚拟电阻的电动汽车负荷虚拟同步机调频性能优化策略

负荷虚拟同步机(LVSM)技术可使电动汽车(EV)充电桩等负荷主动参与电网调频,但在EV两级式充电结构中,基于比例积分(PI)控制的后级DC/DC变换器的特性会削弱LVSM的调频性能。为此,提出一种虚拟电阻(VR)控制策略,通过重塑后级DC/DC变换器的输入阻抗为阻性,优化了LVSM的调频性能,充分发挥了LVSM的网荷互动能力。从理论上对比了采用传统PI控制和所提出的VR控制时,负荷扰动后电网频率偏差、各台LVSM直流母线电压和充电电流变化量的响应过程,结果表明VR控制通过充电电流调节过程使电网频率稳定性有所提升,且未对LVSM直流母线电压的稳定性造成不良影响。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提控制方法的有效性。     

负荷虚拟同步机的宽频带dq阻抗建模及弱电网下与传统PWM整流器的稳定性对比分析

负荷虚拟同步机(load-sidevirtualsynchronous machine,LVSM)引入转动惯量J和下垂系数Dp,为电网提供惯性和阻尼,但其在弱电网下的稳定性有待探究。考虑控制延时及采样滤波器,建立LVSM的宽频带dq阻抗模型,对比分析LVSM和传统电压型PWM整流器(voltagesource rectifier,VSR)的dq阻抗特性。LVSM的Zdd在10Hz内呈负阻性,比VSR的负阻范围窄,在10Hz以上基本呈感性。其次,基于广义奈奎斯特判据,比较研究发现它们在弱电网下都会诱发振荡:LVSM的振荡范围(40～60Hz)比VSR的振荡范围(7～200Hz)窄。且直流电压PI控制器是决定它们稳定性的关键。对LVSM而言,比例越大,积分越小,系统越稳定,且减小J和Dp可增强系统稳定性。对VSR而言,比例和积分越小,系统越稳定,且去除电压前馈可增强系统稳定性;最后,通过仿真和实验验证该文分析的正确性。     

无储能单元的负荷虚拟同步机控制研究

近年来对虚拟同步机技术的研究多是通过配置储能单元对系统进行一次调压调频,维持系统稳定。此处提出一种无需配备储能装置的负荷虚拟同步机(LVSM)的控制方法,针对直流侧负荷可调一类场景,通过利用直流负荷的电压-频率特性并结合虚拟同步机技术,为大电网系统提供惯性与阻尼的支撑,对电网进行一次调节,实现电网的源-网-荷友好互动。在分析工作原理的基础上搭建了以SPACER为控制核心的全桥整流器实验平台,在不同工况下对LVSM的惯量补偿模式和一次调节模式进行了验证。     

带恒功率负荷并联Boost DC/DC电压源组网系统稳定性分析

针对直流组网中并联Boost DC/DC变换器带恒功率负荷的“源-荷”级联系统稳定性问题,利用特征值法和阻抗比法重点分析了并联Boost DC/DC变换器系统的稳定性和带恒功率负荷的能力,并通过时域仿真法验证理论分析的正确性,系统性比较了V-I和I-V下垂控制在并联Boost DC/DC变换器系统应用中的优缺点。多台并联Boost DC/DC变换器带阻感负荷时,控制器参数的稳定域基本不随并联台数的增加而改变,V-I下垂系统随虚拟阻抗减小(I-V下垂系统随虚拟阻抗增加)系统稳定性变差;带恒功率负荷时,系统带载能力大小变化与稳定性方向一致。相同虚拟阻抗下,多台并联V-I下垂系统带载能力大于I-V下垂系统。为V-I和I-V两类下垂控制在并联Boost DC/DC变换器实际工程中的应用提供了一般设计规律。     

模拟直流发电机的光伏变换器控制稳定性分析

提出一种功率分配型虚拟直流发电机(VDCG)控制策略,使光伏变换器具备直流发电机惯性和阻尼。建立光伏变换器下垂控制与VDCG控制小信号模型,利用阻抗比判据对两种控制策略小信号稳定性进行对比分析,仿真和实验结果表明VDCG控制具有较强小信号稳定性,验证了该控制策略的可行性。     

电动汽车负荷虚拟同步机参与电网频率调节的充放电策略与实现

随着电动汽车(EV)充电接口大量接入电网,电力系统的稳定运行受到挑战.负荷虚拟同步机(LVSM)技术应运而生,可以为电力系统提供惯量和阻尼支撑,有助于提高电网的稳定性.本文在由虚拟同步发电机(VSG)模拟的电网与前级LVSM和后级EV电池充电变流器互联系统中,提出了在恒流充电、恒压充电和恒流放电三种模式下适应电网频率变...     

基于虚拟惯性自适应算法的电动汽车控制策略

针对电动汽车双向DC/DC变换器,提出了一种虚拟惯性自适应控制策略。首先对电动汽车接入的交直流混合微电网的换流器采用虚拟同步发电机技术进行控制,以此提高微电网的频率稳定性。然后,对电动汽车双向DC/DC变换器采取虚拟惯性自适应控制,使其能够为直流网络的电压提供惯性支持,又可以在负荷出现波动时抑制直流电压变化过快,负荷波动消失时使电压迅速恢复至额定值。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建含电动汽车的交直流混合微电网模型并进行测试。测试结果验证了所提控制算法的正确性与有效性。     

微电网变换器可编程虚拟无源网络原理及分析

电力电子变换器是微电网系统的重要组成部分。为实现微电网变换器稳定高效运行,提出可编程虚拟无源网络(PVPN)概念,通过控制方式实现虚拟电阻/电感/电容构成的阻抗网络,根据变换器运行需要实现虚拟阻抗网络结构在线实时编程,提高了微电网变换器的系统性能。理论分析和仿真结果验证了该概念的可行性。     

基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制策略

针对高风电渗透率下的频率恶化问题,提出一种基于动态任务系数的储能参与一次调频的综合控制策略.首先,在惯性响应阶段采用虚拟惯性控制和虚拟下垂控制;在一次调频阶段采用虚拟下垂控制和虚拟负惯性控制.其次,基于双曲正切函数分别构建适应于惯性响应阶段和一次调频阶段的动态任务系数模型,根据频率偏差变化率和频率偏差的变化,动态调整一次调频过程中虚拟惯性控制、虚拟负惯性控制及虚拟下垂控制所承担的调频任务比例.根据储能荷电状态(SOC)和系统最大频差来调整负惯性控制单位调节功率,从而加速频率恢复;在虚拟下垂控制的基础上,提出变虚拟下垂控制单位调节功率方案,使虚拟下垂控制单位调节功率随SOC自适应变化.最后,以某区域电网为例,在阶跃负荷扰动和连续负荷扰动工况下验证了所设计策略的有效性.