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。     

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。     

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。     

基于同步发电机模型的微网逆变器控制仿真研究

以配备储能装置的微网逆变器为研究对象,借鉴同步发电机机组调速及励磁控制原理,设计微网逆变器控制器,将逆变器整定为虚拟同步发电机(VSG),使其具备功率控制和调压调频的功能。为了能模拟同步发电机的电磁暂态过程,在功率控制环路中添加功率微分补偿环节和励磁电流控制环节,减小负载突变或者模式切换造成的电流冲击。设计VSG在离网、并网以及模式切换时的控制方案,搭建1台10kW的VSG机仿真模型,并验证了控制策略的正确性。     

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。     

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微电网逆变器控制方法

在介绍典型的虚拟同步发电机技术以及传统的频率下垂控制策略的基础上,提出一种新型的虚拟同步发电机技术,让微电网既有下垂控制特性,又具备类似同步发电机转子的特性。通过分析对比不同频率下系统的稳定性,验证了控制策略的有效性。     

控制同步发电机加速功率的储能滑模控制器

针对电力系统功角稳定性问题，在建模分析储能与同步发电机能量交互关系的基础上，提出一种控制同步发电机加速功率的储能滑模控制器.利用滑模控制的强鲁棒性，将同步发电机的转速偏差引入滑模面，并通过控制同步发电机的加速功率，使同步发电机与电网在控制上解耦，并使同步发电机的频率恢复至额定值，从而增强系统的功角稳定性.为了削弱滑模控制中的抖振现象，采用非线性光滑函数代替滑模控制中的符号函数，得到实用化的滑模控制器.通过构造李雅普诺夫函数进行所提控制器的稳定性分析.在Matlab/Simulink的仿真测试中，对比所提控制器和参数反馈线性化控制器(PFL)、功率振荡阻尼控制器(POD)以及柔性控制器(FC)在扰动下的系统性能，结果表明所提控制器稳定时间比其他3种控制方法缩短30%以上.     

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。     

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。     

直驱式永磁同步风力发电最佳风能跟踪控制与实验研究

研究了永磁同步风力发电系统,对风力机、发电机部分分别进行建模,提出了一种最佳转速给定的发电机最佳风能跟踪控制策略,通过对风力机和发电机特性分析,给定永磁同步发电机最佳转速值,实现系统最大功率追踪.在实验室环境下搭建了基于TMS320F28335系列DSP的永磁同步风力发电实验平台,通过实验研究验证了该控制策略的有效性.     

基于负载动态补偿及模糊控制的同步进给系统

为了使龙门移动式镗铣床加工中心能保持同步进给驱动，采用2台相同的直线电机作为龙门柱纵向同步进给的驱动机构，应用了负载动态补偿设计，大大减小了由于等效惯量改变而产生的同步性能下降.同时在速度环中加入模糊PID控制器，有效地利用了模糊控制不完全依赖对象模型、控制迅速、鲁棒性好的特点，提高了同步控制精度.仿真结果表明系统性能良好，并能实现快速精确同步.     

自并励励磁同步发电机的暂态过程及强励分析

详细分析了采用自并励励磁方式的同步发电机在故障状态下的暂态过程及强励能力。其结果表明：同步发电机采用自并励励磁方式比采用其他励磁方式更安全、可靠；只要励磁系统设备选择、配置适当，即使在最严重的三相短路故障中，采用自并励励磁方式也能提供足够的强励能力。