基于模糊控制的虚拟阻抗VSG功率解耦策略

虚拟同步发电机(VSG)技术模拟了同步发电机的运行机制,使分布式发电能够为电网提供惯性并提高系统稳定性.当VSG接入低压微电网时,由于线路阻抗的阻感比过大的影响,VSG的有功环和无功环之间不能视为近似解耦,VSG输出的有功功率和无功功率之间存在耦合.另外如果VSG的功角太大,也将增加功率的耦合程度,增加解耦的难度.文中...     

基于自适应动态虚拟同步阻抗的虚拟同步机功率解耦策略

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)在弱电网中易出现的大功角以及功率传输时线路存在高阻抗比的运行条件下,有功与无功功率间存在严重耦合,可能引起VSG功率稳态偏差、动态振荡甚至严重时引发系统失稳。通过建立虚拟同步机的宽频域功率耦合模型,采用动态相对增益阵列分析VSG功率耦合机理,并在此基础上,提出一种基于自适应动态虚拟同步阻抗的VSG功率解耦策略,能够动态地消除VSG功率环路之间的耦合。通过小信号模型的对比分析,证明该解耦策略能够有效提高VSG系统的稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证所提方法不仅可以有效地消除功率耦合,而且可以进一步提高VSG系统的动态响应性能。     

基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦策略

针对虚拟同步机(VSG)的输出功率在中低压线路传输过程中存在耦合而引起功率控制产生稳态误差的问题,在对功率耦合机理分析的基础上,提出一种基于自适应无功功率补偿的虚拟同步机功率解耦策略.文中重构了有功功率控制环路和无功功率控制环路,在用d、q轴电流表征VSG功角和内电动势的基础上,提出仅用d轴电流表征功率耦合问题,进而从...     

基于虚拟功角功率控制的VSG增强功率解耦策略

虚拟同步机可提升“双高”电力系统惯性,但其存在的固有功率强耦合会产生功率稳态误差,严重限制变流器功率传输能力,甚至导致系统失稳。为此,该文详细分析VSG功率耦合机理,指出线路阻感比R/X与功角θ是影响功率耦合两大因素,并评估其引起的功率耦合对稳定性影响。然后在虚拟电感控制基础上考虑R/X和θ,提出一种基于虚拟功角的功率控制策略,使用理论公式计算虚拟功角值改进功率环控制,增强了大范围功角情况下功率解耦效果,抑制了无功功率波动,并用幅相运动方程判据评估该系统稳定性。最后,通过理论分析和实验结果验证所提解耦控制策略的有效性。     

新能源虚拟同步机多参量自适应控制策略

虚拟同步机(VSG)因集成了传统同步机的运行机制以及电力电子设备控制灵活、响应迅速等优势,成为当前并网技术研究的热点。随着分布式能源大规模接入电网,传统的VSG控制技术已无法满足电网接入的要求。此处综合考虑风电、光伏等新能源出力的随机波动性、逆变器控制策略对电网频率的影响,以及不同工况下电网对转动惯量的需求,提出了一种计及VSG输出功率、频率调节以及虚拟转动惯量等多参量的自适应控制策略,实现了VSG自主参与电网调频以及并/离网切换运行,同时具有优良的暂态特性。最后通过500 kW VSG实验样机对上述各环节的自适应控制可行性和正确性开展了实验验证。     

孤岛下虚拟同步发电机并联功率分配控制策略

微网系统中,如多台并网逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并联时,线路阻抗的差异将会导致无功功率无法正确按比例分配,甚至产生无功环流。虚拟阻抗法是目前公认最简单有效的功率分配策略,但其加入会导致电压控制精度的下降。基于此问题,本文对孤岛模式下的微电网系统提出采用VSG定子方程虚拟阻抗的无功功率均分策略,并结合自适应虚拟感抗与虚拟容抗相结合的控制方案,在保证有功、无功功率均分精度的同时,减小电压的跌落程度,并与常规的虚拟阻抗方法进行了对比分析。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明所提控制策略对于功率均分精度和电压控制精度具有很好的控制效果。     

松弛小功角约束条件的虚拟同步发电机功率解耦策略

针对虚拟同步发电机(VSG)的输出功率在线路传输过程中存在耦合而引起功率控制产生稳态误差、动态振荡甚至发生控制失效的问题,在对功率耦合机理分析的基础上,提出了一种可松弛小功角约束条件的新型功率解耦方法,实现了更加精确的功率解耦。进而,对所提出的基于新型解耦方法的VSG建立了状态空间小信号模型,通过与传统方法对比分析证明:提出的解耦方法可以更加有效地减弱有功环与无功环之间的耦合影响;同时,提出的解耦方法可以增加系统的增益裕度和相位裕度,提高VSG的系统稳定性。最后,通过实验验证了所提方法可以有效消除由于功率耦合产生的稳态误差以及功率振荡,进而提高VSG有功功率和无功功率的动静态响应性能。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

基于自适应前馈补偿的VSG功率解耦控制策略

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)因可提高电网中的阻尼和惯量而备受关注。在线路呈现高阻抗比以及大功角工况下,针对VSG输出有功功率与无功功率之间存在严重的功率耦合问题,在前馈补偿策略的基础上,提出自适应前馈补偿控制策略。首先引入VSG的基本控制策略,分析功角对线路功率耦合的影响。然后,在前馈补偿策略的基础上,引入自适应前馈补偿功率解耦控制策略,通过自适应修改前馈补偿系数对功率耦合量进行补偿,消除有功功率和无功功率之间的耦合。建立基于所提自适应前馈补偿的小信号模型,分析所采用解耦策略对系统稳定性的影响。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证该解耦控制策略不仅有效消除了功率环之间的耦合,还显著增强了VSG输出功率的暂稳态性能。     

可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)在弱电网中易出现的大功角以及功率传输时线路存在高阻抗比的运行条件下,有功与无功功率间存在严重耦合,可能引起VSG功率稳态偏差、动态振荡甚至严重时引发系统失稳。通过建立虚拟同步机的宽频域功率耦合模型,采用动态相对增益阵列分析VSG功率耦合机理,并在此基础上,提出一种基于自适应动态虚拟同步阻抗的VSG功率解耦策略,能够动态地消除VSG功率环路之间的耦合。通过小信号模型的对比分析,证明该解耦策略能够有效提高VSG系统的稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证所提方法不仅可以有效地消除功率耦合,而且可以进一步提高VSG系统的动态响应性能。

     

虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法

近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。     

虚拟稳态同步负阻抗的VSG功率解耦策略

伴随着分布式能源渗透率的逐渐提高,电力系统中的转动惯量相对减小,严重影响到系统安全稳定运行。其中虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)因具备同步发电机的相关特性而备受关注。针对VSG实际输出端口点到并网点的传输功率过程中存在耦合而引起VSG功率控制产生稳态误差和动态振荡,从而引起下垂特性的变化的情况,在对动静态功率耦合机理分析的基础上,提出基于虚拟稳态同步负阻抗的功率解耦策略,更好地消除了功率环间的耦合作用。通过建立基于所提出的VSG新型功率解耦策略的全局状态空间小信号模型,证明了该解耦策略的有效性。最后,搭建了基于解耦策略的VSG实验平台。通过实验结果验证了所提解耦策略的有效性,消除了功率环间的耦合作用,增强了VSG有功功率和无功功率的动静态响应性能。     

基于虚拟同步发电机控制技术的V2G系统研究

随着新能源汽车的普及,V2G(Vehicle-to-Grid)技术受到越来越多的重视.针对电动汽车并入配电网低惯性的特点,选取虚拟同步发电机控制技术(Virtual Synchronous Generator,VSG)作为控制方案,结合同步发电机的功角曲线和转动惯量的特性,提出了一种转动惯量的自适应控制算法.利用有功转...     

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。     

虚拟调速器对VSG暂态功角稳定影响机理分析

作为重要的一次调频环节,虚拟调速器(VG)对于大扰动下虚拟同步发电机(VSG)保持暂态功角稳定非常重要。以低通滤波(LPF)和高通滤波(HPF)型VG为研究对象,分别构建相应的VSG暂态大信号模型,采用扩展等面积定则分析考虑不同调速器时的VSG暂态功角稳定机理,并利用相图法量化研究VG控制参数对VSG暂态功角稳定的影响。研究发现,VG截止频率的减小会提高系统暂态功角稳定,LPF型VG增益的增加会增强系统暂态功角稳定,而HPF型VG增益的增加会造成系统暂态功角稳定先增强后减弱,且当VG的增益和截止频率相同时,LPF型VG比HPF型VG具有更大的系统暂态功角稳定裕度。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制

分布式电源大多通过电力电子接口并入电网,大量分布式电源并入电网给传统电网的频率稳定带来严峻的挑战。虚拟同步发电机因具有传统同步发电机自主调频的功能受到广泛关注。分析了虚拟同步发电机的一次和二次调频过程,针对孤岛运行负荷变化时,传统调节方式的有差性以及二次调频控制参数选取困难、调节速度和精度不理想的问题,提出了基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制方法,根据调速器控制方程及功频曲线调整了调速器结构,自动调整虚拟同步发电机调频系数,可快速地实现频率无差控制。MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

基于VSG的光伏发电与混合储能的控制方法

针对光伏发电的随机性和无法给系统提供惯性支持的问题,研究了基于虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）的光伏混合储能的控制策略。为了抑制功率的波动和有较好的系统响应能力,首先通过基于VSG控制来实现光伏储能侧逆变器的并网,从而能自主地调节系统的频率和电压。其次为了能延长储能电池的寿命和解决容量需求的问题,采用了改进的二级低通滤波法来实现混合储能的功率分配。同时为了保持系统直流母线电压的稳定性,通过使用自适应模糊PI控制来实现电压外环和电流内环的双闭环控制。最后通过仿真实验来检验所提控制策略的有效性和准确性。     

电力物联网环境下可实现VSG功率环鲁棒解耦的虚拟电感设计

智能配电是泛在电力物联网建设应用层的一个重要内容。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)是提高现行配电网间歇性能源与可变新型负荷接纳能力的一种智能配电装备。在弱电网应用场景下,VSG存在功率环耦合问题,且耦合程度与功角密切相关,会随着电网电压和频率而变化。为了在整个电网运行条件下准确实现功率支撑,需要实现VSG功率环的鲁棒解耦。虚拟电感法是主流的功率解耦方法。为此,文章提出了具有鲁棒解耦能力的虚拟电感设计方法,其可以确保VSG在电网电压和频率可变条件下始终满足解耦条件要求。首先,基于VSG的功率环小信号模型,推导出功率环之间的耦合系数解析表达式;然后,分析了耦合系数与电网电压和频率条件间的关系,提出了功率解耦设计准则,给出了虚拟电感详细设计过程;最后,通过10kVA原理样机对设计方法的正确性进行了Matlab仿真验证。