基于自适应VSG控制策略永磁直驱风电系统研究

高比例风力发电使用大量的电力电子装置接入电网,本身不能像传统的同步发电机一样具备内在的惯性响应特性,在受到外界扰动时很难支撑风电系统自身频率的稳定性。常规的虚拟同步机(VSG)控制在惯量主动支撑方面很难满足实际运行需求,因此提出一种灵活自适应旋转惯量、阻尼综合VSG永磁直驱风电系统控制策略。首先,建立虚拟同步机永磁直驱风电系统机侧、网侧控制单元模型以及网侧和机侧之间的电流前馈控制单元。对风电VSG系统进行稳定性分析及参数整定。其次,设计自适应旋转惯量、阻尼综合控制规律,并对控制规律相关参数进行分析。最后,基于自适应灵活旋转惯量、阻尼综合控制规律建立风电系统仿真模型。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真结果表明:该方法应用于风电系统相比于VSG/自适应旋转惯量VSG具有更好的调频特性以及具备直流母线抗扰动调压的特性。

基于VSG的低电压穿越控制策略研究

当电网发生故障时,VSG难以支撑微网系统的电压和频率稳定运行。为了使逆变器能稳定运行不脱网,同时具备抑制故障冲击电流的能力,提出具有有功和无功补偿的VSG低电压穿越控制策略。首先,在常规VSG的基础上对VSG发生短路故障时的暂态特性进行分析。其次,针对故障状态下VSG存在的问题,对有功功率进行有功补偿、无功功率进行无功补偿,无功补偿带来的VSG内电势升高,重新整定计算给定电压,并对短路故障参考电流进行越限整定。最后,建立有功和无功补偿VSG低电压穿越控制策略仿真模型进行仿真测试,测试结果表明:改进VSG控制策略相比于常规VSG/有功补偿VSG控制策略,在电压暂降故障期间不仅能实现有功补偿灵活调节VSG输出功角基本与电网功角保持一致,且能实现无功补偿有效支撑VSG输出电压,抑制电压跌落,同时能更好地抑制故障冲击电流,提高系统的暂态稳定性。

微网自适应旋转惯量VSG控制策略研究

针对常规虚拟同步机控制策略采用固定不变的旋转惯量,在兼顾系统稳定性的同时却无法兼顾快速性,提出一种基于自适应旋转惯量虚拟同步机控制策略。首先,在常规的虚拟同步机控制策略的基础上,根据虚拟同步机的角速度偏差量及变化率,在负荷扰动下设计出一种动态调节旋转惯量的虚拟同步机控制策略;其次,建立虚拟同步机动态小信号模型,给出了自适应参数设计方法;最后,建立自适应旋转惯量虚拟同步机控制策略仿真模型,仿真测试结果表明该方法在微网孤岛运行模式下受到负荷扰动时,能够快速调节,有效抑制系统频率的波动。

微网储能变流器平滑切换控制方法的研究

针对微电网储能变流器系统常规切换过程中存在合闸冲击电流、电压波动等问题,本文提出了一种基于相位同步的控制器状态跟随平滑切换控制策略,采用输出闭环跟踪的V/f控制和P/Q控制相互切换的方法。离网转并网时,将V/f控制器的输出状态跟随到P/Q控制器的输出;并网转离网时,将P/Q控制器输出状态跟随到V/f控制器的输出;在离网重新转并网时引入相位同步模块,使离网时的相位角与并网相位角同步。最后,基于Matlab建立储能变流器平滑切换仿真模型。仿真结果表明,该方法能够有效抑制微电网储能变流器平滑切换过程中电压波动并降低冲击电流。

孤岛型微网并联逆变器下垂控制策略研究

针对孤岛型微电网逆变器并联运行系统中由于系统交流母线至各逆变器线路之间的距离不同导致其输出总阻抗不同,使得系统的输出功率无法达到均分,产生功率环流等问题,在传统的P-V/Q-f下垂控制策略的基础上提出一种基于动态虚拟阻抗自适应的下垂控制策略。将虚拟阻抗设计成一个跟随系统电压和电流变化的动态虚拟阻抗。在动态虚拟阻抗回路的作用下,不断调整虚拟阻抗的值,以弥补系统电压降落,同时抑制功率环流。最后,通过建立MATLAB仿真模型对该方法进行仿真测试,通过仿真验证了该方法的可行性。

基于模糊理论占空比扰动法光伏发电MPPT的研究

为了解决光伏发电系统占空比扰动法最大功率跟踪(MPPT)控制响应慢、易产生功率振荡等问题,提出了一种基于模糊理论的占空比扰动法的MPPT控制方法。通过深入分析传统占空比扰动法,将模糊理论引入其中,确立了模糊控制器的输入输出变量、隶属度函数及模糊控制器的推理规则。建立基于模糊理论占空比扰动法的MPPT仿真模型,通过该仿真模型验证了标准工况下MPPT跟踪情况。仿真结果验证了该方法具有良好的快速响应性,同时又能够消除功率振荡。

基于VSG微网储能变流器无缝切换控制策略研究

针对微网储能变流器采用状态跟随控制器进行切换的过程中存在微小电压、电流扰动等问题,本文提出了一种基于线性自抗扰控制器(LADRC)的无缝切换控制策略。在采用P/Q控制和VSG控制相互切换方法的基础上,将电流内环控制器改成线性自抗扰控制器。通过设计一个状态观测器LESO实时在线观测估计输出变量直轴、交轴电流id、iq以及系统的各种扰动;将扰动估计值补偿给P/Q控制器和VSG控制器切换过程中的突变量,从而抑制切换过程中的电压、电流波动。最后,建立基于LADRC的储能变流器无缝切换仿真模型。仿真结果验证了该方法的可行性。

微电网逆变器自适应阻尼系数VSG控制策略研究

针对常规的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略采用固定的参数,在受到外界扰动时可能导致系统输出频率超调振荡,提出一种基于自适应阻尼系数的VSG控制策略。首先,建立VSG的数学模型,分析了阻尼系数对系统输出频率的影响。然后,建立VSG动态小信号模型,并给出阻尼系数变化情况下的稳定性分析。最后,建立自适应阻尼系数VSG控制系统仿真模型。仿真结果表明,该方法在负荷扰动时,能够快速调节并有效抑制系统输出频率超调振荡。

基于储能协调自适应VSG控制策略研究

针对高比例可再生能源接入电网由于电力电子装置欠阻尼和惯量难以有效主动支撑系统频率的缺点,同时为了兼顾储能系统的稳定频率及功率调节的重要作用,提出基于储能协调的自适应虚拟同步机(VSG)控制策略。首先,建立VSG光储并网基本结构以及各模块单元控制基本结构。其次,对基于储能协调自适应旋转惯量和阻尼协调虚拟同步机控制策略进行设计,根据功角振荡特性曲线和转子角频率曲线,推导出旋转惯量和阻尼与频率变化之间的关系。同时通过直流侧储能DC/DC控制策略结合下垂特性耦合到交流侧虚拟同步机控制策略,将蓄电池荷电状态容量(SOC)的变化通过储能协调控制器生成VSG的部分有功参考值协调自适应旋转惯量J、阻尼D参与P-f调频,并对基于储能协调的自适应VSG控制策略动态性能进行分析。最后,建立基于储能协调自适应VSG光储微电网系统仿真模型。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真结果表明:基于储能协调自适应VSG控制策略相比于常规自适应VSG控制策略,可充分发挥储能的作用,能更好地协调J、D自适应调节系统频率和稳定功率、抑制波动,提高系统的暂态性能。

微电网储能变流器离网/并网切换控制策略研究

针对微电网储能变流器常规切换模式在离网转并网切换时电压波动、合闸冲击电流大等问题,提出了一种基于相位预同步的控制器状态跟随离网/并网切换控制策略。采用V/f控制器的输出跟随P/Q控制器的输出,同时引入相位预同步模块,使得离网时的相位角与并网相位角同步。最后,建立储能变流器离网/并网切换Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,该方法能够有效抑制微网储能变流器离网/并网切换过程中电压波动,并降低合闸冲击电流。

基于自适应转动惯量VSG的微电网稳定控制

为了深入分析自适应转动惯量虚拟同步机(Virtual synchronous generator,VSG)控制对微网频率稳定性作用机理,在常规VSG数学模型的基础上,利用同步发电机的功角特性曲线及转子角速度振荡周期曲线,分析了自适应转动惯量对微电网频率稳定作用机理,并对自适应转动惯量VSG控制策略进行稳定性分析及关键参数整定设计。分析结果表明,在负荷扰动情况下,采用自适应转动惯量的VSG控制策略系统的稳定性和动态性能较好。相比常规的VSG控制策略,该方法频率波动明显得到抑制,输出功率响应性得到加快。最后,建立自适应转动惯量VSG控制策略仿真模型,通过仿真验证了该方法的有效性。

基于自适应旋转惯量VSG控制策略光储微网系统

针对光伏储能并网发电系统采用常规虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)控制策略在负荷扰动时系统的稳定性和动态性能欠佳的问题,本文提出一种基于自适应旋转惯量VSG控制策略的光伏储能并网发电系统。在常规VSG控制策略的基础上,利用同步发电机的功角特性曲线及转子角速度振荡周期曲线,分析了自适应旋转惯量对系统频率的影响,并对自适应旋转惯量VSG控制策略的稳定性分析及关键参数整定设计。最后,将自适应旋转惯量VSG控制策略应用于光伏储能并网发电系统中并建立其仿真模型。仿真结果表明:在负荷扰动情况下,采用自适应旋转惯量的VSG控制策略的光伏储能发电系统的稳定性和动态性能较好。相比常规的VSG控制策略频率波动及输出功率的波动性明显得到抑制。

电动汽车充电机高压直流接触器及其控制电路性能测试分析

在电动汽车直流充电机中需要多个750V/20A电源模块并联输出供电动汽车充电,而电源模块与充电枪之间需要通过直流接触器控制电路的通断.直流接触器的性能直接影响电动汽车能否安全、可靠地充电.分析了直流接触器及其控制电路的工作原理,介绍了750V/200A直流接触器的电气性能的测试方法.根据测试的逻辑波形分析了双枪直流充电机直流接触器的功耗(节能性),通过对功耗的计算,为直流接触器控制线圈的供电电源选型提供了参考依据.为了验证直流接触器满载运行的电气寿命,防止直流接触器在电动汽车满载充电时发生炸裂,进行了直流接触器的满载运行切断实验并对其逻辑波形进行了分析.测试结果表明,该型直流接触器性能合格,其控制电路符合要求.

基于积分补偿的微网逆变器VSG控制策略研究

微网逆变器采用虚拟同步机VSG控制策略时,系统在受到负荷扰动后只能实现一次调频,即有差调频,频率稳定性仍然无法满足系统要求。因此提出一种基于积分补偿的VSG控制策略。在虚拟调速器阻尼系数D上并联一个积分补偿器,用以消除负荷扰动带来的频率偏差。首先,通过对改进的VSG二次调频进行理论分析;然后,建立VSG控制系统小信号模型,利用根轨迹法判断改进后系统的稳定性并进行关键参数整定设计,利用Bode图分析系统抗扰动衰减能力;最后,建立积分补偿的VSG控制系统仿真模型。仿真结果表明该方法能够实现二次调频,提升系统频率的稳定性。

基于电导增量法光伏MPPT控制策略的研究

依照光伏电池的电气输出特征,运用等值电路创建光伏电池的数学模型,在MATLAB/Simulink仿真环境中建立光伏阵列通用仿真模型,借助此模型仿真得到光伏电池在不同日照强度下、不同温度下输出特性曲线族P/V和U/I特性曲线.通过分析电导增量法,利用光伏电池模型对光伏阵列的最大功率进行跟踪,并利用simulink建立基于电导增量法的MPPT控制器,最后结合BOOST升压电路、MPPT控制器、PV建立matlab仿真分析MPPT实现情况.

基于储能协调的光储微网VSG控制策略研究

光储微网独立运行时受到光照强度变化或负荷扰动时,系统频率稳定性无法满足要求。针对此问题,提出一种基于储能协调的光储微网改进虚拟同步电机(Virtual synchronous generator,VSG)控制策略。首先,对VSG控制策略进行改进,用以消除负载扰动带来的频率偏差。同时通过协调控制策略得到VSG控制器的给定参考有功功率,调整蓄电池储能充电状态(State ofcharge,SOC),用来平抑光照强度变化带来的频率偏差。其次,建立基于储能协调的光储微网改进VSG控制系统小信号模型进行参数整定设计。最后,建立系统仿真模型进行仿真验证,仿真结果验证了该方法的可行性。

微电网并联VSG环流抑制与功率精确分配控制策略研究

针对并联虚拟同步机各自距离负荷的线路长短不一致,导致并联VSG之间将产生功率环流的问题,提出一种基于自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制策略。首先,建立2台并联虚拟同步机基本结构框图。对其功率环流进行分析,为了抑制功率环流实现无功功率精确分配,设计自适应虚拟阻抗单元。其次,对2台并联虚拟同步机控制系统进行参数整定设计。最后,建立自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制系统仿真模型。分别对未引入自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机和引入自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制进行仿真对比,并在孤岛运行和并网运行有功和无功额定容量分别为1∶1和2∶1的条件下进行仿真算例分析。仿真结果表明,基于自适应虚拟阻抗并联VSG能够很好地抑制功率环流,对系统功率能够实现精确分配。