光伏虚拟同步发电机并网小信号稳定性分析

为保证光伏虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)并网后的安全稳定运行,全面评估光伏VSG小信号稳定性已成为一项亟需解决的任务.为此,首先建立并网型光伏VSG系统的小信号模型,通过特征根法研究VSG系统的阻尼特性,辨识引入VSG功能后逆变器并网系统产生的新振荡模态,分析并网...     

虚拟同步发电机自适应转动惯量策略研究

虚拟同步发电机(VSG)可在系统发生功率扰动时减小系统频率变化率和频率偏差,然而固定的转动惯量参数无法保证功率和频率的调节性能,不能使系统发生扰动时的系统频率响应兼具稳定性和快速性。因此,在离网和并网模式两种工况下提出了转动惯量自适应控制策略。首先,介绍了虚拟同步机的工作原理并分析了不同转动惯量对VSG输出频率的影响;其次,依据转子加速区和减速区的概念提出了自适应转动惯量控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了该算法的稳定性,给出了关键控制参数的取值原则;最后通过Simulink验证了该算法的有效性。     

可再生能源虚拟同步发电机并网振荡模式及影响因素分析

虚拟同步发电机能使逆变器模拟同步发电机运行特性,有利于可再生能源发电友好并网。但由于虚拟同步发电机兼具同步发电机与逆变器的特点,并网运行时,有可能面临振荡风险,且振荡类型和形式更加复杂。文章首先介绍了虚拟同步机电路拓扑及多环控制的结构特点;在此基础上,分析了VSG电流内环、功率外环、VSG并联运行等影响因素与不同振荡频率之间的关系。建立了不同影响因素主导情况下的小信号模型,系统地分析了VSG并网运行时存在的高频、工频和低频振荡模式。最后,通过Matlab/Simulink仿真,验证了VSG并网时不同振荡模式与相应主导影响因素之间的关联关系。     

虚拟同步发电机对系统低频振荡的影响及抑制方法综述

为梳理虚拟同步发电机接入后对系统低频振荡的影响,进一步发掘其在提供阻尼和惯量方面的潜力和应用,开展相关梳理和研究工作。首先,归纳和总结电力系统低频振荡的研究现状;然后,对非同步发电机电源并网后对系统低频振荡的影响进行概括和分析;最后,综述伴随非同步发电机电源接入的虚拟同步发电机对系统低频振荡的影响和抑制方法,并针对虚拟同步发电机在新型电力系统应用过程中亟需解决的关键问题提出进一步的思考和展望。     

电压环对光伏虚拟同步机系统稳定性的影响

传统的新能源发电设备不具备调频调压能力,为解决这一问题,已有研究提出多种针对光伏逆变电源的稳压与电压穿越策略.在此基础上,为进一步提升光伏电源的调频、孤网运行等方面的能力,有学者提出多种类型的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略.VSG控制系统中是否存在电压环是区...     

LCL型储能虚拟同步发电机谐波谐振特性分析与抑制策略

建立LCL型储能虚拟同步发电机并网系统传递函数模型,分析不同电网强度和阻抗参数下,LCL型储能虚拟同步发电机谐波谐振风险和特性。为抑制LCL型储能虚拟同步发电机的谐波谐振,基于其控制策略,提出在滤波电容上串联阻尼电阻和并联阻尼电阻的谐波谐振抑制策略,通过改变滤波电容复阻抗的方法,阻尼谐波谐振尖峰,增加LCL型储能虚拟同步发电机并网系统的幅值裕度和相角裕度,增强系统稳定性。建立LCL型储能虚拟同步机电磁暂态模型,验证所提策略的可行性。     

模拟同步发电机特性的分布式电源逆变器控制

微电网孤岛模式下,当逆变器输出功率变化时,下垂控制的逆变器存在频率突变和偏移的问题。文章采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略,使微电网逆变器接口具有下垂特性,同时,引入转动惯量和阻尼的调节来改善功率变化时频率突变和偏移的问题,提高系统的稳定性。文章设计了VSG的控制模块,仿真结果验证了控制策略的有效性。     

优化虚拟同步发电机惯量和阻尼的自适应控制策略

以新能源为主的微电网惯量小、阻尼弱,而虚拟同步发电机（VSG）是增强惯性和阻尼以提高微电网稳定性的有效手段,但同时引入同步机类似的功角振荡问题。该文提出一种优化VSG惯量和阻尼的自适应控制策略,改善小干扰稳定和暂态稳定。首先,建立虚拟同步发电机控制模型,在虚拟惯量控制中引入双曲正弦函数（tanh）优化惯量,通过等面积定则分析,验证优化惯量控制的正确性;在虚拟阻尼中引入灵活切换暂态阻尼和稳态阻尼控制环节,采用根轨迹分析论证优化阻尼方法的有效性。然后,根据频域特性指标,采用主极点法设计控制参数。最后,通过Simulink仿真,验证提出的优化方法对提高小干扰稳定和暂态稳定的有效性。     

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略

为了提高惯性和促进电网恢复,提出一种基于LCL型并网逆变器的虚拟同步发电机模型预测控制（MPC-VSG）策略。该方法在模型预测控制（MPC）中引入虚拟同步发电机（VSG）控制输出电流内环的参考值,使内环电流参考值可随电网电压和频率变化。基于Matlab搭建仿真模型,和MPC控制方法相对比和分析。仿真结果表明：当逆变器输出功率发生变化时,采用VSG的模型预测控制可增加电网的惯性和稳定性,改善系统暂态过程。     

多虚拟同步发电机并联系统的改进控制策略

针对多虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并联系统中存在环流及功率不能按比例分配的问题,提出一种改进的功率分配策略。首先,改进并联预同步策略,通过对有功环添加频率补偿使机台平滑、稳定并入系统,减少并联瞬间电流冲击带来的功率震荡。其次,通过环流分析,提出在每台VSG无功环上添加电压补偿,保障各VSG输出电压一致,减少系统环流,提高功率精分度,通过小信号分析,验证控制策略的正确性。最后,分析得出VSG参数与功率按比例分配的关系,在Matlab/Simulink中搭建3台VSG并联模型,仿真验证了所提控制策略的可行性,其实现了机台功率按不同容量比分配,且在面对负荷突变时依然能稳定运行。     

基于导前微分控制的虚拟同步发电机功频特性控制策略

该文对可再生能源发电并网逆变器虚拟同步发电机（VSG）控制策略进行研究,针对传统VSG不能兼顾动态调节特性与稳态性能这一缺陷,提出一种改进的虚拟同步发电机控制策略。在传统同步发电机本体控制算法数学模型分析基础上,建立虚拟同步发电机有功功率对于频率波动的闭环传递函数,研究动态过渡过程中转动惯量与阻尼对有功功率响应的影响机理。在传统VSG功频控制器中引入导前微分控制环节与惯性校正环节,提出基于导前微分控制的改进虚拟同步发电机功频控制策略,建立有功功率对于频率波动的闭环传递函数,分析离网与并网状态下的功频特性。通过对导前微分环节控制参数的调节,抑制过渡过程中的功率振荡,实现VSG动态特性与稳态性能的解耦控制。     

虚拟同步发电机技术控制的MMC型固态变压器

针对在大容量直流负荷和高渗透率分布式电源接入固态变压器低压侧时,高压并网接口易呈惯量低、阻尼特性差的问题,提出一种虚拟同步发电机技术控制的模块化多电平换流器（MMC）型固态变压器。首先,分析虚拟同步发电机原理并推导MMC与虚拟同步发电机的等效数学模型,并将虚拟同步发电机技术融入到输入级的控制中,使并网接口的惯性与阻尼增强,在输出端功率变化时对上级电网呈现出友好的柔性缓冲能力。其次,为提升MMC型固态变压器对上级电网的频率支撑能力,在低压直流环节配置储能装置,通过改变充放电功率主动响应一次调频。然后,通过输入级的无功控制环节,验证其具备一定的调压能力。最后建立仿真模型验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

双馈风机的次同步振荡特性与基于虚拟电阻的抑制策略研究

文章建立了双馈风力发电机经串补线路接入无穷大系统的模型。考虑了转子侧变换器的影响,对双馈型风电机组次同步频率下的等值电路进行新的推导和分析,得到了风速、串补度对次同步振荡的频率及系统阻尼的影响特性,从机理上得到了DFIG转子侧变流器比例系数对系统稳定性的影响特性。文章对不同工况的时域进行仿真验证,最后基于机理分析提出了转子侧引入虚拟电阻抑制次同步振荡的策略,该策略可以增大次同步频率下系统的阻尼,能起到抑制次同步振荡的作用。     

基于UDE的虚拟同步发电机功频振荡抑制策略

针对分布式发电并网逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)技术引起的功频振荡问题,提出基于不确定性和扰动估计器(UDE)的功频振荡抑制策略。对功角稳定机理以及功频振荡特性进行深入分析,建立基于不确定性和扰动估计器的有功环振荡抑制控制模型。该控制方法将外部扰动和不确定性用集总扰动来代替,采用一阶低通滤波器对该集中扰动进行估计,利用滤波带宽思想实现对功频振荡的抑制效果,具有较好的系统鲁棒性。最后,通过时域仿真实验验证了所提振荡抑制策略的有效性。     

基于改进虚拟同步发电机的预同步并网策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)可有效缓解可再生能源并网造成的惯性下降问题,但在并网瞬间VSG容易产生暂态电流,导致切换失败。文章提出一种针对VSG孤/并网切换的预同步方法。首先,建立VSG数学模型,设计了VSG功频控制器和励磁控制器。其次,提出改进VSG算法的无偏差调频调压策略,消除了VSG在孤岛运行下的频率和电压偏差,并由锁相环采集电网相位,根据电网并网矢量原理进行相位同步,完成并网预同步设计。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型,实现了VSG在孤网下的二次调频调压,在此基础上完成了孤/并网无缝切换以及并网稳定运行。     

一种光储独立并网式虚拟同步发电机控制方法

以光储独立并入电网的虚拟同步发电机结构为研究对象,提出考虑储能输出功率限制的有功调节方案和光储共同参与电压调整的无功调节方案。在有功功率环,当储能系统的充放电功率达到上限时,通过附加控制调节机械转矩,稳定虚拟同步发电机控制方程,避免储能过充或过放风险。在无功功率环,光伏系统与储能系统共同承担无功调压任务,减轻储能系统的无功功率输出负担,实现无功功率合理分配。最后,通过仿真分析和RT-LAB实验结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

一种光储独立并网式虚拟同步发电机控制方法

以光储独立并入电网的虚拟同步发电机结构为研究对象,提出考虑储能输出功率限制的有功调节方案和光储共同参与电压调整的无功调节方案。在有功功率环,当储能系统的充放电功率达到上限时,通过附加控制调节机械转矩,稳定虚拟同步发电机控制方程,避免储能过充或过放风险。在无功功率环,光伏系统与储能系统共同承担无功调压任务,减轻储能系统的无功功率输出负担,实现无功功率合理分配。最后,通过仿真分析和RT-LAB实验结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略.对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域.在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略.当光伏电源输出...     

孤岛微电网的虚拟同步发电机分布式协同二次调频控制

基于孤岛微电网中虚拟同步发电机一次控制存在的频率偏差问题,提出一种基于预定时系统的分布式二次频率控制策略。该策略通过预定时系统对一致性进行改进并适配虚拟同步发电机本体算法,使各逆变器仅依靠相邻单元的通信,即可实现系统有功缺额按容量分配与频率的无差控制。同时,预定时系统通过提前设定一致性的收敛时间,进一步提高频率的恢复速度,并且无需考虑初始容量与协议参数的影响,有利于分布式电源的即插即用,提高运行效率。最后通过仿真验证了所提控制策略的可行性和有效性。