虚拟同步发电机功角稳定性优化控制方法

虚拟同步发电机(VSG)具备自主调频、自主调压、惯性、阻尼等优良特质,变流器采用虚拟同步环、电压外环、电流内环的三环控制,由于电流内环需要采取限流措施,当电流饱和时会导致电压外环和虚拟同步环的失控,从而造成功角失稳、功率振荡.此处给出一种VSG的功角稳定性优化控制方法,通过对转子运行方程改造并补偿虚拟阻抗分量,实现在电...     

含阻尼环节的电流源型风电虚拟同步发电机控制与分析

针对高比例风电电力系统频率/电压稳定性问题,介绍了虚拟同步控制的理论基础,对比分析了双馈风电机组与传统同步机数学模型。基于模型相似性推导了风电机组虚拟同步发电机的内电势、功角及功率传输方程,并揭示了其变化规律。研究了一种含阻尼环节的电流源型风电机组虚拟同步控制策略,并进行了虚拟同步控制外环和电流控制内环设计。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组虚拟同步发电机仿真模型,实现了虚拟同步发电机惯量、阻尼、一次调频和无功调压特性的全过程模拟。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

用单片机测量同步发电机功角的方法

介绍了一种以ＭＣＳ－５１单片机为核心，通过测量发电机转轴上任意一点的位置信号和发电机输出电压信号，来确定发电机功角的一种测量方法，测试硬件系统中扩展了外部数据存贮器，实现了功角瞬态过程记录，并给出了硬件设计结构和软件设计框图。     

用单片机测量同步发电机功角的方法

介绍了一种以MCS－51单片机为核心，通过测量发电机转轴上任意一点的位置信号和发电机输出电压信号，来确定发电机功角的一种测量方法，测试硬件系统中扩展了外部数据存贮器，实现了功角瞬态过程记录，并给出了硬件设计结构和软件设计框图。     

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.     

功角特性的同步发电机失磁静稳判据

探讨了一种新的功角特性的静稳判据。这种静稳判据,采用直测量发电机功角δ的方法,比较直观,准确,误动的可能性小,并将其与定子静稳判据和转子静判据的性能作了比较。     

含虚拟同步发电机的多端柔性直流系统稳定性分析

以含虚拟同步发电机(VSG)的多端柔性直流系统稳定性为研究对象,分别建立了VSG控制和矢量控制下电压源型换流器的传递函数模型,采用阻尼转矩分析法研究了VSG接入对直流系统自身稳定性的影响,得出如下结论:(1)"直流系统注入VSG的功率恒定"这一假设忽略了多端直流系统中VSG与剩余直流系统间的动态交互过程,导致其分析结果具有一定的局限性;(2)含VSG的多端直流系统自身会产生稳定性问题,受到VSG自身控制参数和VSG与剩余直流系统间动态交互过程的影响;(3)当VSG的开环模式与剩余直流系统中的开环模式接近时,直流系统可能产生振荡现象,文中给出了有效的参数调节方法。最后,对一个含VSG的三端柔性直流系统进行了时域仿真分析,验证了上述研究结果。     

同步发电机失磁过程分析与保护方法研究

为寻求动作可靠的大容量同步发电机的失磁保护方法,对同步发电机失磁后的动态过程进行了数值仿真计算,提出了基于直测功角来判断发电机的一摆和多摆稳定性的失磁保护新方法,进而提出了该保护的设计原则、配置方案、整定条件和计算方法,同时,通过动模实验对新的保护判据进行了分析验证。由数值仿真计算和动模实验可得,转子励磁电流的衰减和异步功率分量的出现使失磁后的发电机的动态功角特性与静态功角特性有很大的差别,功角的上升也可使测量阻抗进入异步边界阻抗圆,且失磁后发电机的功率角与转差率变化趋势明显。结果说明电网发生扰动引起功角上升的因素均可导致阻抗保护误动,而新的保护较现行保护能更可靠、更快速地反应励磁故障,减少保护的误动率和拒动率。同时证明了对失磁发电机实施减载控制使之再同步的可行性。     

多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析

虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

虚拟同步发电机频率稳定性分析

在电力电子逆变器控制领域,通过仿真同步发电机的同步特性来实现的虚拟同步发电机(VSG)技术作为近年来提高电力系统稳定性的主要手段得到了充分的研究,在一定程度上解决了分布式能源(DG)并网系统缺少惯性的问题,提高了系统电网频率的稳定性。然而,当电网强度发生变化时,原有的VSG控制策略并不能维持系统频率稳定性。为了进一步提升VSG对频率稳定性的作用,在传统VSG控制策略的基础上,对电网强度变化时VSG系统的频率稳定性进行了分析,研究了影响电网强度变化的因素,并在此基础上提出,可以通过增大VSG中系统惯量的方法来提高电网强度变化时频率稳定性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真工具,验证了所提方法的有效性。     

基于虚拟同步机的变流器暂态稳定分析及混合同步控制策略

针对采用组网型控制策略(以虚拟同步机控制为例)且考虑电流限幅的电压源型变流器(VSC)暂态稳定性差且失稳机理不明的问题,首先从传统同步机的暂态稳定分析方法入手,定性地分析了组网型VSC的暂态过程.然后,通过基于相图的非线性微分方程的分析方法,定量研究了组网型VSC的暂态失稳机理,并提出了一种结合了传统同步机摇摆方程和锁相环的新型同步方法(称为混合同步控制),使得VSC不仅具备频率响应的能力,而且其暂态稳定裕度得到了大幅提高.最后,通过MATLAB/Simulink搭建的仿真模型验证了分析方法的准确性和所提控制方案的有效性.     

虚拟同步发电机并网运行适应性分析及探讨

虚拟同步发电机(VSG)技术可使新能源发电设备具有与同步机类似的频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前相关研究主要关注VSG本体模型及控制策略,同时工程应用场景主要为微电网。从大容量并网新能源VSG示范工程建设中遇到的难点出发,结合目前新能源发展中遇到的相关技术问题,将VSG并网后在复杂电网工况下的安全高效运行概括为VSG的并网适应性问题,包括并网稳定、故障穿越和风电VSG转子惯量支撑。对于并网适应性问题,分别总结和梳理了已有研究成果和局限性,针对性地介绍了相关研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。     

基于虚拟同步发电机的逆变器类电源频率特性及重塑技术

由于微电网(microgrid,MG)内参与调频的逆变器类电源和传统同步机类电源的特性差异,会造成并列运行过渡过程品质恶化,并可能引发系统瓦解.针对这一问题,首先对两类分布式电源(distributed generator,DG)的频率特性进行了理论分析和仿真分析,明确了其频率特性差异;在此基础上,基于虚拟同步发电机(...     

虚拟同步发电机稳定性分析与参数设计

在电压电流双闭环内核外级联功率控制外环构成的虚拟同步发电机(VSG)控制方案可引入惯性到逆变器中,从而增强并网后对系统稳定性的支持。针对此种VSG的参数设计和稳定性问题,提出了一种由线性化系统模型特征值灵敏度矩阵引导的VSG参数整定方法。由于级联控制回路之间的相互作用以及系统动态对控制器参数的复杂依赖性,使传统的参数整定方法在低开关频率下效果欠佳。而新方案以迭代优化的形式实现,可确保系统稳定性,并使系统特性值从关键位置处移开。最后,开展了时域对比仿真,验证了相对于传统参数设计方案,采用新方案设计的参数明显改善了VSG的动态性能。     

虚拟同步发电机的暂态稳定性分析

虚拟同步发电机通过模拟传统同步发电机的摇摆方程实现换流器的虚拟惯性控制,在大扰动下同样存在暂态失稳现象。文中分析了单机无穷大母线连接方式下虚拟同步发电机的暂态稳定性。首先,建立了虚拟同步控制的换流器的大信号模型并基于奇异摄动理论对系统进行降阶,通过与电磁暂态仿真模型进行对比验证了模型的正确性。然后,在此基础上引入胞映射方法对降阶模型的全局非线性进行分析,求出了以虚拟角速度和虚拟相角表示的相平面的吸引域及故障临界切除时间,并对影响虚拟同步发电机大扰动下稳定性的关键因素进行分析,分析结果与小信号分析的结果进行对比。分析表明,系统参数如电网内阻抗、输送功率、虚拟惯量、阻尼系数及滤波器参数等都对虚拟同步发电机的暂态稳定性有重要影响。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了结论的正确性。     

虚拟同步机并联电流控制型变换器系统暂态同步稳定性分析

并网并联供电系统中,电流控制型变换器注入电流对虚拟同步机暂态同步稳定性有不可忽视的影响,甚至可能导致系统出现不可逆失稳问题.研究并联供电系统中变换器间的交互机理是保证系统在暂态过程中安全稳定运行的重要前提.文中建立了电流控制型变换器与虚拟同步机暂态交互模型,发现注入电流对虚拟同步机暂态稳定性的影响主要由功率耦合项决定....