一种改进型的虚拟同步发电机控制策略

构建基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的微网并网逆变器,使逆变器具有同步发电机惯量大、输出阻抗大的特点。在传统下垂控制的基础上,提出自适应调节控制以及恒压恒频控制方法,保证单机带载的可靠运行。提出基于虚拟冲击电流的预同步单元,可以在并网前完成对电网相位的有效追踪,大大降低并网瞬间的电流冲击。采用小扰动法对并网后简单系统静态稳定性进行分析,进而选取合适的惯量、阻尼、调差参数,保证VSG按指令发送有功无功功率。     

改进型虚拟同步发电机控制策略

传统的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略由于在本体模型中转动惯量为常数,会使并网逆变器在接近稳态时产生功率振荡和功率偏差。针对这个问题,提出一种改善的VSG控制策略。该控制策略在传统的本体模型中使用带通阻尼系数代替常数阻尼系数,当电网频率与转子频率偏差较小时,使并网逆变器能够迅速进入稳定状态,与传统的常数阻尼系数相比,带通阻尼系数不仅能够抑制功率振荡而且不会影响VSG输出有功功率。在MATLAB/Simulink中对该控制策略进行验证,结果表明在离网和并网情况下该控制策略可以实现正常运行,满足电能质量的要求。     

基于改进型虚拟同步发电机的功率控制

针对传统虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制中逆变器输出阻抗和线路阻抗不同而引起的功率环流问题,提出一种改进型虚拟同步发电机功率控制方法。首先,在VSG电磁方程中引入虚拟电抗,解决低压线路阻抗模型中阻性成分带来的功率耦合问题,使得逆变器输出功率能够独立控制。其次,在VSG励磁控制器中附加公共连接点电压(Voltage at the Point of Common Coupling,VPCC)调节器,抑制因线路阻抗不同而引起的无功环流,并可在负荷突增情况下维持VPCC稳定。最后在孤岛运行的低压微电网中进行了仿真,仿真结果证明了该控制策略的可行性与有效性。     

一种虚拟同步发电机自适应阻尼补偿方法

针对系统电感对虚拟同步发电机控制系统存在等效负阻尼效应的问题,提出了一种自适应阻尼补偿方法。首先,基于虚拟同步发电机控制技术,通过dq变换和小信号分析建立系统的动态电磁方程和动态小信号模型。然后利用电磁转矩偏差分解出同步力矩系数和等效阻尼系数。最后根据等效负阻尼的产生机制,在有功-频率调节器中加入以系统频率、虚拟阻抗为自适应控制变量的阻尼补偿模块,实现对虚拟同步发电机阻尼的自适应补偿。通过Matlab/Simulink仿真,并与基于传统的虚拟同步发电机控制方法及基于虚拟阻抗补偿方法等方法所获得的结果进行比较,表明文章所提出的自适应阻尼补偿方法具有更强的稳定性和更快的响应速度,验证了方法的有效性。     

虚拟同步发电机的相角控制方法

虚拟同步发电机技术利用电力电子变换器模拟同步发电机的特性,使变流器具有同步发电机一次调频、一次调压、阻尼及惯性等特性,增强了变流器对电网电压及频率的支撑作用,提高了电网接入的友好性。提出一种利用常规锁相环校正虚拟同步发电机频率和相位的方法,在启动并网及强扰动过程中校正频率和相位的不合理偏移,减小了上述工况下的振荡及失控风险,并通过实验验证了方法的可行性。     

基于虚拟同步发电机的微电网控制方法研究

首先介绍了微电网的产生背景和意义,给出微电网的概念和典型结构示意图。针对传统分布式发电技术不能满足微电网运行要求,该文基于同步发电机的模型提出了虚拟同步发电机的概念,将大电网中的一次调频、二次调频等成熟的理论知识引入到了微电网中,给出了联网运行和孤岛运行模式下微电网的控制方法,使具有同步发电机特性的逆变电源能够稳定并网。最后通过MATLAB/simulink验证了虚拟同步发电机思想及控制方法的正确性和有效性。     

一种改进型混合励磁永磁同步发电机的设计研究

混合励磁永磁同步发电机是在永磁同步发电机的基础上，在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机。文中首先对现有的混合励磁永磁同步发电机结构进行了改进，并详细分析了其改进后的工作原理和设计特点。结合混合励磁永磁同步发电机的工作原理，给出了相应的发电机电励磁控制系统。最后通过实验数据与设计数据的对比验证了本文的内容。     

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。     

一种基于虚拟同步发电机的电流谐波抑制方法

虚拟同步发电机(VSG)可以实现分布式发电系统友好接入电网,然而在实际运行中,电网电压往往含有低次谐波,导致VSG并网电流产生同次谐波,从而恶化并网电能质量。为此,该文通过重塑电网电压谐波频率处的导纳实现对并网电流谐波的抑制。首先建立了VSG的导纳模型,分析了电网电压谐波影响VSG并网电流质量的原因。基于所建立的VSG导纳模型,提出了一种基于陷波器的电网电压前馈控制策略,并推导出电网电压前馈函数的表达式;针对电网电压前馈函数包含微分项且在基频处增益过大会导致过调制的特点,采用谐波频率处部分前馈的方法。最后通过仿真和实验证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种虚拟同步发电机的附加阻尼控制策略研究

虚拟同步发电机(VSG)作为一种逆变器友好并网控制策略在新能源并网发电系统中受到了广泛的关注.针对VSG功率调节与频率动态调节兼顾性差的问题,提出一种基于VSG控制的附加阻尼控制策略.首先,介绍了VSG的工作原理并建立数学模型,分析虚拟惯量对VSG频率-功率输出特性的影响.其次,为了改善系统的动态特性,通过将频率偏差信...     

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...     

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。     

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。     

一种改进的虚拟同步发电机功率控制策略

详细分析了虚拟同步发电机(VSG)离网和并网模式下的功频调节特性和励磁调节特性,针对单机并网模式下惯性J,阻尼D和调差系数Kω等参数优化的局限性,提出了一种基于微分负反馈的改进型虚拟同步发电机有功功率控制策略。建立了并网模式下功频调节特性分析模型,分析了加入微分负反馈前后系统的等效阻尼。仿真和实验结果表明所提出的方法能够改善VSG并网模式下的动态特性。     

基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步方法

模拟同步发电机特性的分布式发电系统对大电网呈友好特性,然而,虚拟同步发电机(VSG)在并网瞬间可能存在较大冲击电流。为此,文中提出一种基于虚拟功率和电压频率二次控制的预同步单元,实现VSG离网和并网间的无缝切换。在此基础上,详细分析了惯性、阻尼和调差系数对功频调节特性的影响。仿真和实验结果表明:所提出的预同步控制能实现VSG不同模式之间的平滑切换,且与传统预同步控制相比,控制简单;同时,所研究控制策略具有较好的有功功率、无功功率跟踪性能。     

一种磁通切换型永磁同步发电机并网控制方法研究

磁通切换型永磁同步发电机具有结构简单、转矩密度高以及维护简单等优点而广泛应用在新能源领域。在深入分析磁通切换型永磁同步发电机工作原理基础上,建立了其工作数学模型,并将改进后的直接功率控制方法引入到并网控制部分,在扩充开关表基础上提出了一种适合电机自身特点的并网系统拓扑结构,基于MATLAB/Simulink搭建了仿真系统并对提出仿真进行了相关仿真验证。最后,基于一台600 W样机搭建了实验系统,进行了并网仿真实验。结果表明,该电机基本实现了单位功率因数并网运行,验证了所提方法的正确性。     

基于多指标非线性控制方法的虚拟同步发电机控制

为了给三相电压源型逆变器系统加入惯性和阻尼,将虚拟同步发电机(VSG)技术引入到控制设计当中,以改善系统的性能,但因逆变器内环控制采用线性控制方法,导致控制律的设计不够精确。为此,引入多指标非线性控制方法来设计控制策略,选取逆变器输出电压和输出电流的线性组合作为输出函数,根据微分几何理论证明系统能够反馈线性化,并求出非线性控制律。仿真结果表明,系统并网运行时频率的最大波动从50.35Hz减小到50.04Hz,验证了所提的VSG多指标非线性控制策略的有效性。     

虚拟同步发电机暂态稳定协同控制

虚拟同步发电机(VSG)技术能够为可再生能源的接入提供惯性和阻尼,实现可再生能源的友好入网,改善系统稳定性,但受容量限制,VSG暂态稳定性面临着严峻的挑战。为此,分析VSG无功参考值对其暂态稳定性的影响,在此基础上,基于协同控制理论提出以虚拟功角和频率为宏变量的VSG暂态稳定协同控制策略。不同情况下的算例验证了所提VSG暂态稳定协同控制策略的正确性和有效性。     

基于虚拟同步发电机原理的模拟同步发电机设计方法

传统模拟同步电机组主要采用原动机拖动同步发电机旋转发电来实现,该方法虽能更有效地模拟电网中同步电机组的电磁耦合特性,但存在控制系统复杂、系统灵活性差、实现成本高等不足。为此,基于虚拟同步发电机控制原理提出了一种模拟同步发电机组设计方法。该方法利用滤波电抗等效代替同步发电机组电枢电阻及同步电抗,通过控制系统实现对同步发电机组惯性特性、频率响应特性及调压特性的有效模拟。该方法简化了模拟风电并网实验系统的设计,具有较强的灵活性和可行性。设计了一套容量为20 k VA的模拟同步发电机组,并基于已有的模拟风电机组实验平台构建了一套模拟风电并网实验系统。在负荷功率扰动条件下,利用Matlab/Simulink仿真结果与实验结果进行对比,验证了所提模拟同步发电机组设计方法的有效性及在风电机组频率响应控制研究中应用的可行性。