孤岛微网虚拟同步发电机不平衡电压控制策略

在分析虚拟同步发电机带不平衡负载运行特性的基础上,提出改进的虚拟同步控制策略。在虚拟同步功率控制环后增加机端电压控制环,并在同步旋转坐标下对机端电压进行分序控制,实现机端电压三相平衡。利用虚拟阻抗对线路阻抗引起的负序电压降进行补偿,实现母线电压三相平衡。改进后的控制策略保留虚拟同步发电机的特性,实现孤岛微网虚拟同步发电机带不平衡负载时母线电压三相平衡,提高虚拟同步发电机供电质量。通过仿真及实验验证所提控制策略的正确性及有效性。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络...     

基于龙贝格观测器的微电网功率均分控制策略

针对离网并联逆变器的功率分配问题,以及负载不平衡条件下三相电压不平衡度过大,设计了微电网应对负载不平衡的控制策略。设计了三相电网电压的龙贝格观测器,并证明其稳定性。该观测器同样可用于三相电流的观测。采用分序虚拟阻抗,独立配置正序虚拟阻抗和负序虚拟阻抗,使逆变器输出功率均分,并减小负序网络下线路阻抗引起的不平衡电压。改进有功下垂方程,使母线电压保持在传统有功下垂方程给定电压值附近。在Matlab/Simulink仿真平台和搭建的逆变器并联系统中,验证该控制策略的有效性,仿真结果和实验分析表明:设计的观测器能够准确地获取电压和电流的正、负序分量;此处控制策略在功率均分的前提下,大幅降低了三相电压不平衡度,提高了电能质量。     

基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

5MW储能虚拟同步发电机孤岛启动与同期控制技术

储能虚拟同步发电机既要实现并网和离网工况下的良好运行,又要实现同期并网的无缝切换。通过对传统逆变器多模块并联孤岛运行控制策略分析比较改进,提出一种基于虚拟同步机技术的孤岛并联启动控制策略。该孤岛并联启动控制策略引入同步发电机电气方程、下垂控制和虚拟阻抗分量,通过控制电压环输出电压调节量、系统反馈电压和虚拟阻抗分量计算出系统参考电流。同期控制通过对电网并网点两侧电网角度、幅值和频率的检测调节使并网时刻电压幅值、角度和频率满足误差范围要求,最终实现电压电流平滑过渡,孤岛到并网的无缝切换。最后,建立4机并联5 MW储能虚拟同步发电机并联仿真RTDS模型,利用RTDS仿真验证算法的有效性。     

基于模糊PI自适应虚拟阻抗的VSG并联控制策略*

针对微电网多VSG并联运行时,各虚拟同步发电机与负荷之间的线路阻抗不一致,导致并联逆变器端口电压不同,进而引发功率环流的问题,提出了一种VSG并联系统控制方法,设计了基于模糊PI控制的自适应虚拟阻抗模块来快速补偿并联逆变器端口电压的差值,从而抑制环流,并实现功率的精确分配,最后通过MATLAB/Simulink仿真实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG（virtual synchronous generator）由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。     

序阻抗视角下虚拟同步发电机与传统并网逆变器的稳定性对比分析

传统新能源并网逆变器接入弱电网易发生谐波振荡等交互稳定性问题。该文采用谐波线性化方法建立虚拟同步发电机的小信号序阻抗模型,对比分析虚拟同步发电机和传统并网逆变器的序阻抗特性。传统并网逆变器的序阻抗在中频段显容性且阻抗幅值较大;而虚拟同步发电机的序阻抗基本呈感性且阻抗幅值较小,与电网的阻抗特性基本一致。基于序阻抗模型和奈奎斯特稳定判据分析电网强弱、逆变器并网台数和锁相环带宽对虚拟同步发电机和传统并网逆变器并网系统稳定性的影响。稳定性分析结果表明,在弱电网下或者高渗透率新能源发电下,传统并网逆变器容易失稳,而VSG并网系统依旧可以稳定运行且无锁相环的约束。因此,从系统稳定性的角度来说,VSG比传统并网逆变器更适合应用于弱电网下或者高渗透率新能源发电中。最后,通过实验验证该文分析的正确性。     

基于虚拟同步发电机的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略

光伏出力的交替性、波动性、不可控性导致配电网三相电压不对称,容易导致配电网电压暂降故障。为改善配电网电能质量,提出基于分序虚拟同步发电机技术的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略。分析配电网电压暂降故障对光伏发电并网点的影响特性,建立正、负序功率控制的虚拟同步发电机模型,并提出负序无功功率对故障电压的自适应电压补偿策略,实现虚拟同步发电机对负序功率的控制。所提控制策略易于实现,可适用于不同暂降情况下的电压补偿。最后,通过Matlab/Simulink仿真表明,所提控制算法提高了配电网并网点电压稳定性,验证了该方法的有效性。     

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

基于Z源逆变器的永磁直驱风电系统不对称故障穿越策略

基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电机组在不对称电网故障下运行时,将导致并网电流含负序分量,Z源网络电容电压泵升并含有二倍工频纹波等问题。由于系统机侧采用三相不可控整流,无法解决Z源网络电容中二倍频对发电机转矩脉动的影响,本文采用储能型Crowbar方案,通过对故障时系统功率流动的分析,提出一种基于Z源逆变器的永磁直驱风电系统不对称故障穿越策略,采用比例谐振控制器使流入储能装置的功率无静差跟踪发电机输出功率和Z源逆变器输出功率之差,不仅限制了故障时Z源网络电容电压的泵升,还消除了Z源网络电容上的二倍工频纹波。此外,通过在正负序同步坐标变换下电网正负序电压分别定向的方法,抑制了并网电流的负序分量。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

分布式虚拟同步发电机改进低电压穿越控制技术

传统分布式虚拟同步发电机不具备低电压穿越能力,在分析电网短路故障时传统虚拟同步发电机的运行特性基础上,提出保留功率环的改进分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术。改进控制技术给出了电网短路故障时功率指令值的计算方法,同时在无功功率控制环中引入PI调节器,并在同步旋转坐标下对输出电流进行分序控制,实现不对称故障时输出电流的三相平衡,最后通过引入虚拟阻抗对瞬时故障电流进行抑制。改进后的分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术,保留功率控制环,不改变虚拟同步发电机机理,在故障发生和清除时,只需对功率指令值进行重新设定,无需切换控制策略,实现分布式虚拟同步发电机的低电压穿越。仿真及试验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

基于虚拟同步发电机的柔性虚拟调速器模型

同步发电机具有维持电网电压、频率稳定的作用,模拟同步发电机特性的逆变器也适用于电源并联系统。基于虚拟同步发电机的控制思想,提出了一种柔性虚拟调速器模型。通过建立含原动机组和伺服机构的调速器模型,实现与常规同步发电机调速器在控制阶数、逻辑上的一致性,避免了虚拟同步机与实际同步机并联时因调速器时间常数差异导致的动态功率分配不均。同时,该虚拟调速器还可根据实际并联系统的调节时间要求设定相关柔性参数,从而提升了虚拟同步机的适用范围。仿真对比研究验证了模型的正确性,并通过10kW三相逆变器验证了所提出的调速器模型的有效性。     

耦合电抗器在并联型三相并网逆变器中的应用

为提高三相并网逆变器的功率等级,提出一种由耦合电抗器组成的新型并联型三相并网逆变器,通过对耦合电抗器去耦得出并联型逆变器的等效电路,并分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下建立平均模型,阐明耦合电抗器抑制零序环流的根本机理,即耦合电抗器可以增大零序环流阻抗。根据所得平均模型设计电流解耦控制策略,抑制了零序环流,解决了零序环流引起的不均流、波形畸变问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组1.5 MW并联型三相并网逆变器进行了仿真验证,结果证明了上述分析及控制策略的正确性。     

多逆变器并联系统输出电压不平衡度补偿策略

为解决多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的问题,在此提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因,进而采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对所提控制算法的有效性进行了验证.     

非对称负载下逆变器电压不平衡度抑制策略

为解决多逆变器并联系统输出端电压出现三相不对称的问题,本文提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先,分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因.其次,采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对本文所提控制算法的有效性进行了验证.     

基于VSG的逆变器功率均分控制策略

分布式发电(DG)系统中逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制时,由于每个VSG的容量和分布是随机的,故VSG输出阻抗、线路阻抗及其容量难以匹配,导致了无功功率不均分。针对该问题,基于传统无通信无功功率均分控制方案,设计了一种基于虚拟电容的无功功率均分控制策略。新型控制方案模拟了VSG输出端并联电容特性,可根据VSG输出无功功率来自适应调整输出电压,从而降低了无功功率分配差度,同时提高了电压控制精度。最后,通过实验验证了控制器的效果。     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

不对称条件下的储能虚拟同步发电机低电压穿越控制技术

虚拟同步发电机技术能够使逆变器模拟同步发电机的运行机制并网运行,有利于改善系统稳定性。而为了真实模拟同步发电机的工作特性,要求虚拟同步发电机装置必须具备低电压故障穿越能力。当发生不对称故障时,由于电压、电流中存在大量负序分量,严重影响输出电压和电流质量。为解决上述问题,首先,从控制系统数学模型出发,分析三相电压源型逆变器常规d-q旋转坐标系下的电压前馈本质,提出基于α-β坐标系下的电压前馈策略。然后,采用电压相位补偿技术实现负序电流抑制。最后,通过5 MW储能虚拟同步发电机实时数字仿真仪模型,模拟单相和相间接地故障,验证了控制算法的正确性和有效性。