分布式光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制

目前广泛应用的光伏并网逆变器不具备有利于维持电力系统稳定的惯性与阻尼,所以基于电力系统机电暂态理论对光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制策略进行研究具有重大意义。利用同步发电机二阶数学模型构建虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)本体模型,根据同步发电机有功功率平衡与频率调整控制理论以及无功功率平衡与电压调整控制理论分别设计了VSG功频控制器与励磁控制器。在MATLAB/Simulink仿真平台建立分布式光伏逆变器的VSG控制系统仿真模型,仿真结果表明,当负载发生变化时,基于VSG控制的分布式光伏逆变器具有良好的动态调节特性与稳定性。     

基于虚拟同步发电机并网逆变器的控制方法研究

针对电力电子逆变接口的分布式电源不具备保证系统稳定运行的旋转惯性和阻尼分量的问题,本文以分布式电源系统建模及控制策略分析为基础,提出了一种工作在并网模式下的虚拟同步发电机控制策略。依据同步发电机的原理,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,在Matlab/simulink环境中搭建了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。     

电压源虚拟同步发电机并网控制及实现

并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制技术利用电力电子装置控制灵活的特点,通过在控制系统中对同步发电机及其调速器/调压器的基本数学模型和调节特性的模拟,使得并网逆变器具有与同步发电机类似的自主参与系统调频/调压等优良特性.这里在VSG控制策略基础上,提出了一种新颖的电压源VSG并网实现方式,免去了传统VSG并网所需预...     

虚拟同步发电机技术综述

风电、光伏等新能源发电往往通过电力电子接口接入电网,这对电网的稳定运行带来了挑战。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术借鉴传统电力系统的运行经验,控制接口逆变器具有同步发电机的运行特性,能够克服电力电子设备低惯量、无阻尼的缺点,对提高电网对新电源的消纳能力,促进智能电网建设具有重要意义。介绍了虚拟同步发电机的基本原理,总结了其基本技术特征;然后从VSG的数学模型、控制算法、稳定分析对现有研究成果进行了综述,指出虽然已有成果初步实现了VSG对同步发电机惯性和基本调频调压功能的模拟,明确了单机系统的运行和稳定特性,但仍有不足,特别是在电力电子器件的高频特性、储能技术、VSG暂态特性和规模化VSG的互作用机理等方面尚缺乏深入研究;最后从新能源接入、微电网和柔性直流输电三个角度总结了VSG在电力系统中的应用场景并介绍了其实际工程应用情况。     

虚拟同步发电机技术综述北大核心

风电、光伏等新能源发电往往通过电力电子接口接入电网,这对电网的稳定运行带来了挑战。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术借鉴传统电力系统的运行经验,控制接口逆变器具有同步发电机的运行特性,能够克服电力电子设备低惯量、无阻尼的缺点,对提高电网对新电源的消纳能力,促进智能电网建设具有重要意义。介绍了虚拟同步发电机的基本原理,总结了其基本技术特征;然后从VSG的数学模型、控制算法、稳定分析对现有研究成果进行了综述,指出虽然已有成果初步实现了VSG对同步发电机惯性和基本调频调压功能的模拟,明确了单机系统的运行和稳定特性,但仍有不足,特别是在电力电子器件的高频特性、储能技术、VSG暂态特性和规模化VSG的互作用机理等方面尚缺乏深入研究;最后从新能源接入、微电网和柔性直流输电三个角度总结了VSG在电力系统中的应用场景并介绍了其实际工程应用情况。     

虚拟同步整流器的不平衡电压改进控制

随着电力电子装置在电网中的渗透率越来越高,由此带来系统稳定性降低的问题,虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)作为一种新兴的控制策略,能够模拟传统电机特性,使系统具备阻尼与惯性,受到广泛关注。文中以虚拟同步整流器为研究对象,分析虚拟同步整流器的数学模型,研究其控制策略。针对电网出现电压三相不平衡,对其进行功率分析,改进虚拟同步发电机控制策略,稳定直流侧负荷电压。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,模拟虚拟同步整流器在功率波动和三相不平衡运行,仿真结果验证了文中所提出方法的正确性和有效性。     

考虑二阶系统最优阻尼的虚拟同步发电机的改进设计

随着分布式新能源渗透率的不断提高,传统同步发电机比例不断下降,导致电网系统总的等效惯性和阻尼降低,稳定性下降。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)通过模拟同步发电机的运行特性,使传统并网逆变器具有一定的惯性和阻尼特性,有效缓解电网系统面临的稳定性下降的问题。本文将工频小信号模型法和二阶系统最优阻尼法相结合,提出一种VSG的改进设计方法,设计了控制参数及软、硬件电路并搭建了一台额定功率为6kW的VSG样机验证了设计方法的有效性。     

基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法

从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略。引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略。建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理。推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法。最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性。     

逆变器的虚拟同步发电机控制技术建模与仿真

越来越多的可再生能源,通过逆变器并联接入电网运行,带来了逆变器并网控制研究这一新课题。常用的分布式能源控制策略为下垂控制,当逆变器电源采用下垂控制策略时,可以通过下垂特性来分配各自承担负荷的大小,但是却很难在扰动情况下,为系统提供惯性与阻尼支撑,电力系统易失去稳定。针对此问题,提出了一种虚拟同步发电机(VSG)技术。通过研究分析同步发电机的数学模型和外特性,从而建立虚拟同步发电机的数学模型,来模拟同步发电机的转子惯性,并通过仿真验证其正确性以及虚拟同发电机技术能实现微电网并网与孤岛模式的自由切换。     

基于改进差分进化算法的VSG控制策略

新能源发电系统的并网稳定性成为了微电网技术研究的热点。虚拟同步发电机（VSG）控制技术通过并网逆变器模拟同步发电机（SG）的运行特性,使之具备惯性和阻尼特性。VSG控制器参数设计困难,使用传统的计算方法得到的并网效果并不理想。针对此问题,建立VSG控制系统,应用改进的差分进化算法（DE）寻优参数。对比电网在频率和电压扰动下的仿真结果,验证了改进差分进化算法相比较传统算法更适用于VSG并网稳定研究。     

基于虚拟同步发电机的MMC受端换流器控制策略

模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的电力电子拓扑结构决定了其零惯性的特性,对系统惯性无支撑作用,系统发生直流传输功率波动和交流系统发生短时功率失衡都可能导致与火电机组相连的交流电网频率产生较大偏差。针对上述问题,提出了一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的MMC受端换流器控制策略。该控制策略在MMC功率外环控制中加入一阶惯性环节,为系统提供惯性参数和阻尼参数,使换流器在运行外特性上与同步发电机相类似。通过建立VSG数学模型,对惯性参数和阻尼参数的动态响应进行分析。基于Opal-RT实时仿真,搭建五端MMC-MTDC系统验证所提出的控制策略的正确性与有效性。仿真结果充分表明,当交直流系统功率发生波动时,该控制策略能够在不依靠复杂通信系统的条件下,有效地抑制交流电网频率波动,VSG控制策略能有效为系统提供惯性和阻尼,提高交流系统频率稳定。     

基于模糊控制的自适应虚拟同步发电机控制策略

为了解决分布式能源与电力系统兼容的问题,采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术,将同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数引入逆变器控制,以提高系统的频率响应特性和电网应对扰动能力。在此基础上,提出一种基于模糊算法的自适应VSG虚拟惯量和阻尼系数控制策略。根据同步发电机角频率变化率和角频率偏差的变化规律,重新设计模糊规则调节虚拟惯量和阻尼系数,以提高VSG的控制效果。仿真结果表明,该策略能够合理地抑制瞬态过程中VSG频率和功率的波动,维持电网的稳定运行。     

直流微网双向DC/DC变换器虚拟惯量和阻尼系数自适应控制策略

在高新能源渗透率下的直流微网系统中,电力电子器件比例不断提高,导致系统存在低惯性问题,降低系统运行稳定性。为此提出了一种改进的虚拟惯量和阻尼系数自适应控制策略。该方法通过类比交流系统逆变器的虚拟直流发电机控制,分析直流微网系统在虚拟惯量和阻尼系数控制下负荷扰动量与输出电压扰动量的关系特性,将自适应控制策略引入虚拟惯量和阻尼系数。通过建立小信号模型,利用系统输出阻抗结合阻抗比判据给出虚拟惯量和阻尼系数的变化范围和边界,分析虚拟惯量和阻尼系数自适应选取下系统惯性变化及母线电压响应效果,该方法提高了直流微网系统惯性,同时改善了直流母线的动态响应。最后通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB半实物实验,验证了所提控制策略的有效性。     

基于递推最小二乘法的虚拟同步发电机参数辨识方法

基于虚拟同步发电机(VSG)控制的逆变器能够为微网提供惯性和阻尼,提出一种VSG参数辨识方法,为微网的优化设计提供基础。首先建立了VSG输出功率对指令功率的二阶传递函数模型,然后根据基于VSG控制的逆变器在响应阶跃指令功率后的输出,利用模型参数与惯性和阻尼系数的关系,并基于递推最小二乘法辨识出逆变器提供的惯性和阻尼系数。进一步分析了稳态平衡点偏移以及双线性变换给辨识结果带来的误差,结果表明利用递推最小二乘法辨识VSG参数能够满足一定的精度要求。最后,通过MATLAB仿真和实验验证了所提参数辨识方法的可行性和有效性。     

不平衡电压下的虚拟同步发电机控制方法

电网在运行过程中经常出现电压不平衡的状况,通过改变逆变器的控制策略可以改善不平衡条件下逆变器的运行性能。虚拟同步发电机在三相逆变器的基础上,具有可改善逆变器运行性能的特性。为实现对逆变器在离网状态下不平衡电压的控制,通过d-q坐标系下电感电压正负序解耦控制,同时利用VSG能够为电网提供惯性的特点,使逆变器交流侧实现三相电压平衡。改善了离网不平衡状态下负序电压对电网的影响,从而抑制了逆变器输出有功功率的波动,提高了系统的稳定性。通过仿真实验证明所提方法的有效性。     

考虑阻尼和惯性的虚拟同步机建模方法研究

下垂控制使电力电子接口具有同步发电机的一些外特性,如实现下垂曲线等,却不能为电网提供阻尼和惯性。为了模拟同步发电机的阻尼和惯性环节,本文通过分析如何从下垂控制演化为虚拟同步机控制,建立包括阻尼和惯性环节的类似同步发电机机械方程的模型,让电力电子变换器具有同步发电机的阻尼和惯性特性。仿真和实验验证了方法的可行性和正确性。     

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器(ESC)的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

抑制虚拟同步发电机低频振荡的自适应阻尼控制算法策略

随着电力系统电力电子化的发展,以虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略为主的逆变器在电网中渗透率将越来越大。然而,传统电力系统中出现的低频振荡现象在虚拟同步发电机系统中未得到相应的研究。为了研究低频振荡对虚拟同步发电机系统的影响,在详细分析VSG控制策略的基础上,对虚拟同步发电机系统中出现低频振荡的原因进行分析研究。通过分析低频振荡时功角特性的关系,提出一种自适应阻尼控制算法,能够自适应控制系统阻尼系数,抑制低频振荡。最后,以Matlab/Simulink为仿真实验平台,验证了VSG系统中低频振荡现象和所提算法的有效性。     

采用VSG策略的MMC阻抗建模及并网稳定性分析

随着分布式能源并网的增多,局部电网逐渐呈现出弱电网特性,虚拟同步发电机（VSG）控制由于可以模拟同步发电机的特性,能够为弱电网提供惯性和阻尼支撑。本文采用谐波线性化方法对采用VSG控制策略的模块化多电平换流器(MMC)进行阻抗建模。所得到的阻抗模型在低频段主要呈容性,在高频段主要呈感性,在复杂电力系统中,可能会与电网阻抗存在谐振点。分析了VSG主要控制参数对MMC阻抗的影响,发现有功-频率下垂系数、阻尼系数和虚拟转动惯量主要影响50Hz附近的阻抗。根据阻抗稳定性判据对MMC并网系统进行稳定性分析,发现并网系统在高频段有振荡的风险。     

基于自适应阻尼算法的虚拟同步发电机控制策略

常规的并网逆变器作为分布式电源和电网的接口,无法为电网提供惯量支撑,基于并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略可以增强系统频率和电压的稳定性.为了使频率响应拥有更小的超调量和更短的调节时间,本文根据动态过程中阻尼和频率最大偏差量的关系,提出了一种基于自适应阻尼算法的虚拟同步发电机控制策略,同时也能在一定程度上改善输出电压的动态特性.基于小信号数学模型,根据系统的响应指标要求,确定了阻尼系数的取值范围.最后,利用Matlab/Simulink进行仿真实验,与各种阻尼控制算法进行对比,验证了所提控制策略的有效性.