基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略与特性分析

传统虚拟同步发电机（VSG）控制策略可模拟同步发电机的惯量和阻尼特性,但会使并网逆变器产生功率振荡和功率偏差。针对虚拟同步发电机动态过程中存在的功率振荡问题,提出一种基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略来抑制功率振荡。首先介绍了传统阻尼绕组与常系数虚拟阻尼绕组抑制功率振荡的原理及特性,其次利用根轨迹法分析设计了改进型虚拟阻尼控制策略的参数,最后搭建仿真模型验证了该控制的有效性及准确性。     

永磁同步风力发电机的VSG参数自适应控制

在永磁同步风力发电系统中,为了克服网侧变流器采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略时,由于虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数恒定导致频率不能灵活控制这一缺点,将自适应控制应用到网侧变流器的VSG控制策略中.首先介绍永磁同步风力发电系统总体的控制策略,建立网侧变流器VSG控制模型;在此基础上分析风速和负载的变化对系统功率和频率的影响,根据系统频率的变化实时调节算法中的参数,使参数可以在线修正.最后,通过仿真和实验证明所设计的控制策略能够减小系统频率在振荡过程中的变化幅度,并提高频率动态调节性能.     

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

虚拟同步发电机及其在多能互补微电网中的运行控制策略

针对西藏措勤县微网示范电站具有光伏、风电以及水电等在内的多能互补微网特性,研究并提出可以灵活实现微网组网的虚拟同步发电机(VSG)控制策略,讨论了多能互补微网系统各单元的组成及其控制,阐述了VSG的原理与系统建模,研究并分析了系统运行中光电站独立供电模式、光伏电站与水电站联合供电模式以及两种模式间的无缝切换策略,通过该微网的运行考核验证了所提控制策略的可行性与有效性。结果表明,所提的VSG控制策略具有较好的有功、无功均分性能;同时,还能很好地为系统提供惯性和阻尼,提升微网的供电质量与稳定运行能力;此外,还能满足微网不同运行模式之间的无缝切换。     

微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制

近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机(VSG)控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时保证频率和功率的动态调节性能。针对该问题,对VSG离网工况下的输出频率和并网工况下的输出功率进行了自适应控制。首先,做出不同转动惯量和阻尼系数下的有功环根轨迹,并结合VSG转子机械方程分析转动惯量和阻尼系数对系统的影响,通过建立转动惯量和阻尼系数的自适应函数关系来对VSG实现自适应控制。最后在MATLAB/Simulink中搭建容量为20kVA的VSG自适应控制模型,并搭建了20kVA容量的VSG实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

多微源独立微网中虚拟同步发电机的改进型转动惯量自适应控制

多微源独立微网中,传统下垂控制的输出频率动态响应速度快,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制可改善频率响应特性,但无法兼顾功率和频率的动态调节性能。针对此问题,提出一种改进的转动惯量自适应控制(improved adaptive control of inertia,IACI)。首先,在同步旋转坐标系下建立VSG数学模型,并分析转动惯量对VSG输出特性的影响;其次,在VSG控制的基础上通过在转动惯量控制中引入频率变化量形成VSG转动惯量自适应控制,并给出频率跟踪系数、转动惯量和阻尼系数等参量的整定方法;最后利用Matlab/Simulink对比VSG控制和IACI控制在VSG并入微网和负载扰动条件下的有功和频率响应曲线,在由两台1k W的VSG组成的独立微网实验平台上进行实验验证,结果表明所提控制策略可避免VSG并入微网过程中的有功振荡,且可以有效优化频率响应曲线。     

基于 VSG技术的参数自适应控制策略∗

在新能源占比越来越高的电力系统中,虚拟同步发电机技术得到了广泛的应用,增强了新能源在电力系统 中的稳定性,但是传统的虚拟同步发电机仍然有不足之处,如控制策略参数保持不变,在暂态调节中超调量过高.利 用虚拟同步发电机参数可调、易调的特性,当系统受到扰动时,在传统 VSG 的基础上,通过引入频率变化率和功率 振荡对 VSG参数进行优化,通过实时调整转动惯量和阻尼系数抑制频率波动和功率振荡,最后在 MATLAB/SimuＧ link仿真平台建立 VSG系统,对比传统 VSG策略,验证该方案的可行性.     

基于VSG的分布式光伏系统运行与控制

随着光伏发电在微网中所占容量比重的不断增大,光伏发电对微网稳定性的影响也越来越大,传统分布式发电技术已不能满足微网的运行要求。结合光伏发电的P-U特性,设计了一种新型的逆变电源,即虚拟同步发电机(VSG)。该逆变电源对微网能表现出同步发电机的特性,同时具备功率控制和调频调压功能。因此,可方便地将电力系统中成熟的控制方法引入微网,有效维持微网电压幅值与频率的稳定。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析,证明了所提控制策略的有效性。     

基于自适应模式切换的虚拟同步发电机功率控制策略

传统无互联线储能变流器"功率-电压-电流"三环虚拟同步发电机(VSG)控制策略在微网中受到广泛关注,但往往会引起其输出功率限额的问题,分析两种现有解决方案:(1)利用改进下垂动态改变下垂系数的方法,其调节能力有限,功率限制效果不佳;(2)利用下垂额定点调节环平移下垂特性曲线的方法能限制功率输出,但调节环的切换可能引起VSG输出功率出现较大波动,易导致系统不稳定。为此,提出一种基于自适应模式切换的VSG功率控制策略,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ-VSG控制模式间的自适应切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略

在指令功率发生扰动时,虚拟同步发电机控制环路易产生功率交互振荡,威胁系统的安全稳定运行。为此,提出一种基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略。基于相对增益矩阵原理研究不同系统参数变化时虚拟同步发电机输出功率间交互作用的变化规律;采用转速阻尼功率高通反馈改进虚拟同步发电机有功功率-频率控制环路,并通过绘制Bode图对比传统虚拟同步发电机控制策略与改进虚拟同步发电机控制策略的暂态和稳态性能;利用相对增益矩阵原理分析改进虚拟同步发电机控制策略的有功功率环路交互作用情况。仿真及实验结果表明,所提策略可有效实现虚拟同步发电机交互振荡的抑制。     

基于虚拟现实技术的电子虚拟实验室的构建

应用虚拟现实技术构建的电子虚拟实验室与传统的电子实验室相比,有着巨大的优越性.本文就虚拟现实技术在构建虚拟电子实验室方面的应用进行说明,介绍了虚拟电子实验室构成的硬件和软件平台,及具体的构建方法,主要侧重于介绍电子虚拟仪器的构建以及虚拟电子实验室的构建.文中结合作者自己研究实现的成果,分别以虚拟的低频信号发生器和虚拟的电路实验为代表,以实际的例子加以说明电子虚拟实验室在构建过程中的关键技术.     

基于LabVIEW的通信专业远程虚拟实验室

结合虚拟仪器技术和网络技术的远程虚拟实验室,以其诱人的应用前景吸引了大批专家学者的注意力,均在大力开发研究。本文介绍了基于LabVIEW的通信专业远程虚拟实验室的设计与实现。基于LabVIEW开发平台和PCI-6111采集卡,设计了通信原理虚拟实验系统,包括5个虚拟实验和3个虚拟仪器,并将整个系统网络化,形成远程虚拟实验室。     

基于虚拟磁链的三相光伏并网逆变器控制策略研究

针对传统虚拟磁链观测器对电网电压积分后存在直流漂移与积分饱和现象,严重影响矢量精确定向的问题,设计了由低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器,可以有效减小谐波畸变,减少系统控制成本。对观测器进行仿真研究,表明观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,提高系统的动态性能;结合虚拟电阻法,改善LCL滤波器的性能,实现单位功率因数运行。     

基于虚拟同步电机原理的微网逆变器控制及其仿真分析

基于微电网逆变器的数学模型与同步电机数学模型的相似性,建立三相电压型逆变器的虚拟同步电机模型.分析虚拟感应电势的作用,提出将虚拟调速系统和虚拟励磁系统应用到微电网逆变器的控制策略,给出系统参数设计原理和仿真模型结构.采用该控制策略的逆变微电源具有调压调频和功率控制的2种功能,能分别适用于微电网的孤岛运行和联网运行工作模式.仿真分析结果验证了该控制策略的有效性.     

电气工程虚拟实验技术的研究

虚拟实验室已经成为远程教育的重要组成部分,本文在综合大量有关电气工程虚拟实验的文献的基础上,论述了虚拟实验室概念、分类,国内外虚拟实验室的发展状况,并对其体系结构进行了分析比较,提出了当前构建过程中存在的主要问题。     

基于博弈论的区域小水电虚拟电交易研究

区域间能源资源分布不均衡和经济发展及电力消费水平的不均衡,导致小水电生产的大量优质低价电能需要通过大网外售;而地方电网公司和省级电网公司的利益冲突,导致电力外送困难,未达到资源的优化配置。在虚拟电概念基础上,通过博弈建模,分析省级电网公司、大用电工业企业和代表小水电的地方电网公司三方的利益关系;通过模型求解得出,当小水电销售价格低于国网电价一定程度,且电力可靠性相差不大时,通过虚拟电交易不仅能引入竞争解决低价电售电难的问题,而且能促进地方电网提高其电力可靠性及安全性,并提高电力资源利用效率和优化电力资源配置。算例结果表明:虚拟电交易是解决当前电力资源优化配置和合理利用的有效途径。     

基于虚拟同步发电机的频率谐振抑制策略

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator）技术应用于新能源并网,其惯量和阻尼特性可灵活调节,提高了电力系统可控性、安全性及稳定性。大多数对VSG系统的研究都忽略了电磁磁链的动态过程引发的同步频率谐振现象,该现象在控制参数设计不合理时会导致系统稳定性下降,针对这一问题文中提出了选择VSG最优参数的约束条件。通过分析VSG的同步频率谐振产生机理推导出VSG系统的全频段动态功角,在此基础上推算出维持VSG系统稳定的约束条件,从而引入虚拟惯量与阻尼系数的最佳比值以及虚拟阻抗,消除了同步频率谐振,提高了虚拟同步发电机的稳定性。使用 Matlab/Simulink 软件进行仿真,验证了所提的控制策略具有有效性和可行性。     

基于空间矢量法的矩阵变换器输入过零点检测补偿电路

由于矩阵变换器输入滤波电路存在电感、电容,因此使输入电压存在一定的相位偏移,这种偏移随着输入电流的增大而增大,因此有必要对这部分的电压偏移进行补偿.通过采样滤波前后电压波形,得出偏移电压相位角后对矩阵变换器进行补偿,使输入侧功率因数得到了改善.     

家用心电图仪

针对当前医疗机构对心电监控设备的要求,文中介绍小型化家用心电图仪.从信号采集子系统,数字控制子系统和PC处理子系统三个模块入手介绍设备的设计组成,给出设计框图和器件的选型.还在虚拟仪器的概念上设计PC机终端软件,提供自动判读和网络传输功能.制作了实际的样机,用于进一步的安全设计.     

基于虚拟同步发电机的柔性虚拟调速器模型

同步发电机具有维持电网电压、频率稳定的作用,模拟同步发电机特性的逆变器也适用于电源并联系统。基于虚拟同步发电机的控制思想,提出了一种柔性虚拟调速器模型。通过建立含原动机组和伺服机构的调速器模型,实现与常规同步发电机调速器在控制阶数、逻辑上的一致性,避免了虚拟同步机与实际同步机并联时因调速器时间常数差异导致的动态功率分配不均。同时,该虚拟调速器还可根据实际并联系统的调节时间要求设定相关柔性参数,从而提升了虚拟同步机的适用范围。仿真对比研究验证了模型的正确性,并通过10kW三相逆变器验证了所提出的调速器模型的有效性。