孤岛微网中VSG并联运行功率精确分配控制策略

孤岛微网中,使用VSG控制策略控制逆变器,可以有效增加系统惯性与阻尼,提高孤岛微网系统稳定性。多VSG并联运行时不能按下垂系数精确分配无功功率。针对此问题,本文提出了一种基于分布式二次控制器的电压补偿策略。通过分布式二次控制器获取各VSG无功功率值,根据所需无功功率大小,自适应调整VSG定子电抗值,间接控制逆变器无功出力实际值,达到无功功率精确分配的目标。此控制策略不需要线路阻抗信息,在网络通讯故障的情况下仍具有较强鲁棒性,且在实际应用中可降低对通信网络带宽需求。同时给出了并联运行VSG参数匹配方法。最后在Matlab/Simulink中搭建了三台VSG并联仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

独立微网中自适应转动惯量的VSG控制策略

虚拟同步发电机的提出为可靠使用分布式电源提供了保障,其中转动惯量的引入使得系统抗扰动能力增强,但却无法兼顾动态调节的快速性。针对这一不足,提出一种自适应转动惯量控制方法。首先,对比下垂控制后建立虚拟同步发电机的数学模型,分析虚拟同步发电机转动惯量参数对系统性能的影响。其次,设计一种基于角速度变化率和偏差影响下的虚拟转动惯量三段式结构,该策略在保证系统稳定的前提下明显提高系统快速性。最后,通过Matlab/Simulink验证了所提方法的有效性和可行性。     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。     

基于改进虚拟同步发电机控制技术的低压微电网功率分配策略

低压微电网中,采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)策略控制多台逆变器并联运行时,由于线路阻抗差异较大,无法实现输出功率的按容量精确分配。针对这一问题,文章提出一种改进的VSG控制技术,在无功电压控制环中引入公共点电压反馈和积分环节,消除线路阻抗对无功分配的影响;并在虚拟阻抗环引入无功功率反馈,根据系统运行情况实时调整虚拟阻抗的阻值。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,所提改进控制策略实现了有功和无功功率的精确分配,降低了逆变器输出电压幅值跌落,并且具有较强的鲁棒性。     

基于虚拟阻抗的微网功率分配策略研究

孤岛模式运行的微电网,其稳定性和可靠性要求各发电单元均衡分担负荷,电能质量要求系统电压和频率波动在一定范围内。采用传统下垂控制的微电网,电压和频率波动受负荷影响,电源输出特性与输电阻抗等因素有关,无法满足以上要求。本文分析了功率均衡分配条件,利用虚拟阻抗实现功率解耦和无功功率合理分配。针对虚拟阻抗以及下垂控制造成的母线电压降低,引入计算母线电压重新设计无功下垂方程,降低负荷变化和虚拟阻抗对母线电压的影响,保证其波动在规定范围内,提高了微网电能质量。     

构网型与跟网型VSC的功率精确分配控制策略

针对构网型电压源变换器(VSC)与跟网型VSC并列运行时系统调节能力不足及功率分配效果差的问题,提出了一种构网型VSC与跟网型VSC的功率精确分配控制策略。首先,针对跟网型VSC传统PQ控制结构的缺点,提出了改进倒下垂控制方法,使得跟网型VSC在恒功率输出的基础上具备下垂调节特性,可与构网型VSC一起响应负载扰动,提高了系统调节能力和本地负载的供电可靠性,构网型VSC采用虚拟同步机(VSG)控制。其次,引入虚拟功率控制和虚拟阻抗控制,实现构网型VSC与跟网型VSC输出功率解耦及等效线路阻抗匹配。最后,利用实验平台对所提控制策略的有效性进行验证。     

基于改进虚拟同步发电机的多逆变器频率无差控制策略

在采用传统虚拟同步发电机频率恢复控制的离网微电网中,由于纯积分模块的引入和一次调频响应较慢,造成系统功率分配不均和一、二次调频耦合问题.为此提出了一种具有自动开关延时的虚拟同步发电机无差调频控制策略,即用可控的频率积分反馈回路代替传统虚拟同步发电机频率控制回路.通过改进的控制策略,可使微网逆变器根据角速度变化量的不同自...     

基于混合储能的孤岛微网VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)控制策略中改变惯性系数会引起系统不稳定的问题,提出基于混合储能无需改变惯性系数的控制策略.首先,在常规VSG控制策略基础上,将负荷或可再生能源波动量经一阶高通滤波器滤波后作为常规VSG额定功率的附加量.其次,利用VSG直流端接入的蓄电池提供下垂功率,超级电容器提供虚拟惯性功率和额外引入的惯性...     

微网中蓄电池储能系统的控制策略研究

微网中太阳能等一次能源发电易受自然条件因素的影响,导致输出功率很不稳定,针对上述问题,对储能系统作为微电网主要电源的主从控制策略进行了研究。以发展技术成熟的蓄电池为储能元件,主控储能装置采用恒压恒频控制算法,检测电网电压波动快速补偿有功无功功率;次控储能装置采用恒功率控制算法,维持最大功率的输出。搭建了微电网仿真模型,模拟微电网并网和孤岛运行模式转换的过程,仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制研究

研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略,并分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及虚拟励磁电流调节模块,通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值及频率分别与无功功率及有功功率呈现良好的下垂特性、且能够较快的跟踪负荷的变化,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外文章对虚拟原动机调节模块进行了改进,能够实现频率的实时无差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。仿真结果表明,逆变器输出电压较好的模拟了同步发电机的外特性,且相电压的畸变率仅为0.2%,同时输出频率不随负荷的变化发生偏移,可稳定在49.98Hz,验证了文章理论分析的正确性和可行性。     

基于最优阻尼比虚拟同步发电机的优化控制策略

针对微电网中可再生能源渗透率越来越高,微电网惯性和阻尼不足等问题越来越突出,随即一种新的控制方式即虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术被提出。区别于传统同步电机,虚拟同步发电机可以实时的控制电机参数获得系统稳定。文章从传统同步发电机有功控制环出发,结合功角特性曲线和频率振荡曲线分析惯性参数和阻尼系数对系统稳定性的影响。在现有控制方式的基础上提出一种基于最优阻尼比的惯性参数和阻尼系数共同自适应的控制策略。最后在Matlab/Simlink中通过离网和并网仿真分析验证所提策略的正确性和有效性,结果证明能够有效抑制系统的系统波动并具有很好的动态性能。     

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

基于虚拟同步电机技术的混合储能平抑微网频率波动策略研究

由锂电池和超级电容器组成的混合储能系统(HESS)具有响应快速、短时吞吐功率能力强的优点,可以很好地作为电网的分布式储能设备补偿电网频率波动。提出在储能单元体系优化匹配下,基于荷电状态(SOC)反馈的自学习平滑储能控制策略,自主归纳更新混合储能的控制规则,利用虚拟同步电机(VSG)技术来解决可再生能源功率波动引起的电网频率偏移问题。最后,在Matlab/Simulink中建立了光储微网模型。通过仿真验证了配置混合储能单元的VSG能有效模拟出同步电机的转动惯量与一次调频特性,提高了并网系统的稳定性。     

基于虚拟同步发电机的船舶岸电电源控制策略

针对常规岸电电源不能向靠港船舶提供不间断式岸电,且不能接受船舶能量管理系统调度的问题,提出了一种基于虚拟同步发电机模型的岸电电源电力电子逆变器控制策略。通过模型中转动惯量J的引入,使得逆变器具有与柴油发电机相似的电气和机械特性;借鉴船舶电站调速器和励磁控制器基本原理,提出了能适应电力电子式岸电电源的数字功频控制器和励磁控制策略,使逆变器具有与柴油发电机相似的输出下垂特性。在Matlab/SIMULINK环境下搭建了该岸电电源的仿真模型,对其下垂特性和转动惯量对系统的影响进行了分析,最后通过低压小功率实验初步验证了该控制策略的可行性。     

合并有源滤波功能的虚拟同步发电机控制策略

提出一种虚拟同步发电机与有源滤波器相结合的并网逆变器统一控制策略。分析了虚拟同步发电机的指令电流与电网谐波电压的关系,论证了统一控制策略中提取电网基波电压用于虚拟同步发电机指令电流生成的必要性,并给出了基于多重二阶广义积分器结构的虚拟同步发电机指令电流生成算法。分析了虚拟同步发电机在多功能并网逆变器中应用引起的冲击电流问题并提出了改进方法。利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真,验证了所提出改进控制策略的正确性。     

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。     

分布式虚拟同步发电机改进低电压穿越控制技术

传统分布式虚拟同步发电机不具备低电压穿越能力,在分析电网短路故障时传统虚拟同步发电机的运行特性基础上,提出保留功率环的改进分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术。改进控制技术给出了电网短路故障时功率指令值的计算方法,同时在无功功率控制环中引入PI调节器,并在同步旋转坐标下对输出电流进行分序控制,实现不对称故障时输出电流的三相平衡,最后通过引入虚拟阻抗对瞬时故障电流进行抑制。改进后的分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术,保留功率控制环,不改变虚拟同步发电机机理,在故障发生和清除时,只需对功率指令值进行重新设定,无需切换控制策略,实现分布式虚拟同步发电机的低电压穿越。仿真及试验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。     

独立型虚拟同步化微电网分布式无功-电压二级控制策略

针对独立型虚拟同步化微电网无功-电压控制的初级调节特性,在虚拟同步控制技术的基础上,提出了一种计及虚拟同步变流器剩余无功容量的独立微电网分布式无功-电压二级控制策略。该策略以提高系统无功容量利用率及平均电压水平为目标,通过相邻虚拟同步机控制器间的分布式稀疏通信,实现系统平均无功标幺值及端口平均电压值评估。在此基础上,通过所提分布式二级控制器得到虚拟同步变流器无功-电压下垂参数的最优参考值,从而实现无功功率最优分配与电压调节,在提高系统无功容量利用率的同时改善电能质量。基于MATLAB/Simulink搭建独立型虚拟同步化微电网模型,通过仿真验证了所提策略的有效性及其相较于传统无功-电压调节策略的优越性。     

虚拟同步发电机暂态稳定协同控制

虚拟同步发电机(VSG)技术能够为可再生能源的接入提供惯性和阻尼,实现可再生能源的友好入网,改善系统稳定性,但受容量限制,VSG暂态稳定性面临着严峻的挑战。为此,分析VSG无功参考值对其暂态稳定性的影响,在此基础上,基于协同控制理论提出以虚拟功角和频率为宏变量的VSG暂态稳定协同控制策略。不同情况下的算例验证了所提VSG暂态稳定协同控制策略的正确性和有效性。