基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略

针对永磁同步风电机组通过全功率变流器并网导致机组功率和电力系统频率解耦,机组不具备惯量响应特性的问题,综合考虑风轮、发电机、变流器特性构建"原动机-直流发电机-网侧变流器"的新型永磁同步风电系统控制模型,提出一种基于虚拟同步发电(VSG)的风电机组功率控制策略以实现机组惯量响应,提高机组电网频率支撑能力。网侧变流器基于VSG模拟传统同步发电机惯量响应特性,将系统频率变化转化为直流母线电压变化,机侧变流器利用机组风轮惯性通过发电机转矩控制实现直流母线电压的稳定。在PSCAD中基于1.5 MW永磁同步风电机组的仿真结果表明,基于VSG虚拟惯量控制策略能有效抑制电力系统频率变化,从而有效提高大规模风电场接入后系统的频率稳定性。     

基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略

为解决大规模风电并网带来的系统频率稳定性降低问题,风电机组通过虚拟惯量控制可为系统提供短期频率支撑,然而惯性响应期间风电机组转速收敛缓慢,导致一部分转子动能被无故浪费;转速恢复阶段的有功突变易造成频率二次跌落。为此,提出基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略,实现在释放较少动能的前提下提供与传统策略相同的频率响应服务;并在频率步入准稳态时,借助时变功率函数开始转速恢复,实现转速快速恢复的同时缓解二次频率跌落。基于EMTP-RV仿真软件搭建包含风电场的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。     

双馈风机虚拟惯量控制策略研究

双馈风机由于其转子转速不能像传统同步机一样保持与电网频率的一致性,导致风机的机械惯性不能参与电网频率调节。针对常规虚拟惯量控制策略通过释放转子"隐藏"的动能,为电网提供转动惯量,参与频率调节,但只能为电网提供短暂的频率支撑,频率恢复过程中,还有可能导致频率二次下跌的问题。文章提出了利用储能系统协同风电场为电网补偿惯量的控制策略,在Matlab/simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,在电网负荷发生突变时,虚拟惯量协同控制策略能够为电网提供较长时间的频率支撑,并有效防止频率二次下跌,提高电网频率稳定性。     

光伏逆变电源可变虚拟惯量控制策略的研究

孤岛模式下频率的稳定对光伏逆变电源的正常运行至关重要,为了实现在孤岛模式下输出电能频率的稳定,该文采用虚拟同步发电机(VSG)思想设计VSG的功频控制器,考虑当频率发生变化时VSG功频控制器调整较慢的问题,提出一种可变虚拟惯量的控制策略,通过实时选择不同的虚拟惯量值来实现快速平抑频率波动。实验结果表明该方法可更快速地实现功率跟踪和频率稳定。     

基于功率轨迹预设的双馈风电机组虚拟惯量控制策略

传统虚拟惯量控制的双馈风力发电机组参数设置不当将面临风机失速的风险,且风机有功出力的瞬时下降可能引起频率的二次跌落。为此,提出一种改进虚拟惯量控制策略,基于系统频率最低点产生时刻,设定频率有功出力维持时间,减小不必要的转子动能释放;转速恢复期间有功出力随时间缓慢减少至风机最大功率跟踪点,减小频率二次跌落。最后,基于EMTP-RV仿真平台搭建高比例风电联网调频电力系统,验证了在不同变风速场景下改进方法的有效性和优越性。     

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。     

基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略

针对虚拟同步发电机并网运行时存在有功输出功率动、静态特性不能兼顾的问题,该文基于经典控制理论,对虚拟同步发电机的惯量阻尼特性进行了深入分析研究.在此基础上,提出了一种基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略.该策略分别在传统VSG控制前向通道和阻尼反馈通道增加微分校正环节,通过改变其动静态特性,满足不同频段的控制品质需求,...     

基于改进型级联SOGI-FLL的虚拟惯量控制技术

阐述2种已有虚拟惯量控制算法:一种是基于二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,其消除直流与特征次谐波扰动的能力有限;另一种是基于级联SOGI-FLL(CSOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,消除直流分量的干扰,但在消除特征次谐波扰动方面的能力也有限.为此,提出一种基于改进型CSOGI-FLL(I...     

计及新能源虚拟惯量的电力系统最低惯量评估

电网频率安全和稳定性是电力系统的重要性能指标,而电力系统的惯量水平是影响频率响应能力的关键因素。由于我国实施双碳战略,新能源发电比例持续提高,导致电力系统的惯量水平不断下降,使得电网在遭受有功扰动时的频率波动加剧,系统运行边界收缩。为了提高电力系统在高新能源渗透场景下的惯量态势感知能力,增强电力系统对有功扰动的频率适应性、量化系统运行边界,基于电力系统频率响应模型,分析了电网在受到有功扰动后不同时间尺度下的频率响应过程,构建了系统频率响应数学关系。基于频率响应全过程,构建计及新能源虚拟惯量的电力系统最低惯量评估模型及其求解算法。最后,基于IEEE-39节点模型,通过仿真试验验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于风速预测的风电场虚拟惯量协调控制技术

针对现有风电场虚拟惯量协调控制在风电机组调频辅助功率协调分配方面的研究,提出一种基于风速预测的风电场虚拟惯量响应场级协同分配策略,具体是通过经验模式分解（EMD）和BP神经网络训练风速时序序列获得风速时序模型,预测短时段内的风速,根据实时转速和预测风速计算惯量分配权重因子,根据频率变化计算全场惯量响应值,通过惯量分配权重因子结合变流器容量限值给单机分配惯量响应值。该控制策略成功应用于云南某148.5 MW风电场站级调频测试,验证了算法的有效性。     

双馈风电机组动态虚拟惯量和阻尼模糊自适应控制策略研究

针对传统双馈风电机组虚拟同步控制（VSG）中因负载突变导致电网频率、输出有功功率波动较大和暂态调节时间过长的问题,提出一种基于模糊自适应控制策略的变参数风电机组虚拟同步发电机控制策略。首先,在机组转子侧变流器中引入VSG算法使得风电对电网频率具有主动支撑能力,并建立DFIG-VSG有功功率小信号模型分析惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响;然后,通过分析系统暂态过程中的功频变化原理并结合不受线性量化约束的模糊算法,将虚拟惯量和阻尼的范围作为模糊自适应环节的输出论域,进而实时调整惯量和阻尼系数以降低功率超调和频率偏移。最后,在Matlab/Simulink中基于DFIG-VSG机组的仿真结果验证了所提模糊自适应VSG控制策略的可行性、有效性及优势。     

基于双馈感应风机的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风力发电机组发电系统的原理,针对虚拟惯量控制通常给系统带来的频率恢复时间变长以及频率二次跌落现象,文章提出一种通过双馈感应风电机组为系统提供频率支撑的新策略,并在Matlab/Simulink仿真软件上搭建了双馈感应风电机组发电系统模型,仿真结果证明文章所提出策略能够在有效提高电力系统频率的动态响应性能的同时,避免频率的二次下跌。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

基于虚拟相引入的CHB整流器控制策略

以三级式电力电子变压器的输入端级联H桥整流器为研究对象,针对系统运行的稳定性,借鉴双环控制思想,提出CHB整流器的双环控制方法。同时,针对其无功损耗、能量传输效率问题,提出一种基于虚拟相引入的共同占空比控制策略。在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,对所提出的CHB整流器的双环控制方法和基于虚拟相引入的共同占空比控制策略,与传统的控制策略进行对比分析,结果表明,所提策略可以有效减少谐波含量、降低无功损耗,提高系统运行的稳定性,改善系统的动态性能。     

基于改进粒子群算法的风电场虚拟惯量优化分配方法

大规模风电并网导致电网惯量不断削弱、系统频率特性恶化,虚拟惯量控制使风电具有与同步发电机相似的虚拟惯量,为电网提供惯量支撑,但需要根据频率安全约束,研究多个风电场对系统惯量支撑目标的协调分配。提出基于改进粒子群算法的风电场虚拟惯量优化分配方法。首先根据电网频率安全约束指标求解维持频率动态稳定的电网临界惯量,并结合电网实际惯量得到电网惯量补偿目标。然后将系统最大频率偏差最小作为优化目标,风电场虚拟惯量补偿目标作为优化对象,建立优化分配模型;采用改进粒子群算法求解该模型,得到虚拟惯量最优分配方案。最后在IEEE-39节算例系统中验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于发动机虚拟实验室的负荷特性实验设计

本文基于在教育、开发设计以及协同实验领域有较广泛的应用的虚拟实验室技术,设计了发动机虚拟教学实验室,采用C#和MATLAB混合编程,通过适当的程序设计将发动机负荷特性实验的操作过程虚拟化。对于教学实验节约了大量的时间和资金,操作提示程序加深学生对实验流程和测定参数的理解,数据处理模块便于学生对于实验曲线图的理解,实验室程序人机交互界面友好、维护简单、有较好的扩展性。     

基于场景聚类的净负荷优化控制策略

随着风电等间歇性电源大比例并网,其电源波动性对电网造成的影响不可忽视,同时需求侧用电负荷的波动同样影响着电网运行。针对上述问题,现大多采用单一的控制策略,其控制效果虽然可达到要求,但未分析不同情况下不同的风电和负荷特性,采用统一的控制策略易造成资源不必要的浪费。该文提出一种基于场景聚类的优化控制。场景聚类考虑了风电场出力波动和需求侧用电负荷波动两个因素,提取净负荷数据典型场景,依据其不同特性提出不同控制方案,达到优化目的。最后通过算例分析,证实这种优化控制方案可在不降低原本控制效果的基础上减小成本,提高用户舒适度,具有可行性和有效性。     

基于SCM-ANFIS负荷预测的储能电站调峰控制策略

针对电池储能调峰控制中预测负荷存在误差较大、峰谷识别不准等问题,提出一种基于基于减法聚类和自适应网络模糊推理(SCM-ANFIS)电网负荷预测和调峰目标动态规划相结合的储能电站调峰控制策略。负荷预测中采用减法聚类减少模糊规则数目,并通过混合学习算法训练神经网络参数,从而减小预测计算量,提高预测精度。调峰过程中基于负荷预测信息通过引入分阶段滚动优化,在储能系统容量约束下实现调峰效果最优。基于某区域实际电网负荷数据的算例结果验证预测算法和控制算法的可行性和有效性。     

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。     

基于μPMU的改进虚拟同步发电机控制策略

针对常规的虚拟同步发电机(VSG)在孤岛模式下会因为负载突变产生频率偏差的问题,提出了 一种基于微型同步相量测量单元(μPMU)的改进VSG控制方法,通过μPMU测量VSG及公共母线(PCC)的相角,直接调节VSG与PCC间的相角差以控制有功功率,使频率保持在额定值,简化了 VSG控制环节,使系统在负载突变时的响应速度...