面向构网逆变器的虚拟振荡器控制技术:统一设计框架与关键问题探讨

虚拟振荡器控制是近年来新兴的逆变器构网型控制方式,相较于下垂控制、虚拟同步发电机控制等现有构网型控制而言,其在动态响应速度与大扰动稳定性等方面具有优势。首先基于已有研究介绍了虚拟振荡器控制的基本原理及现有类型,接着针对虚拟振荡器设计目前缺乏普适性的问题提出了虚拟振荡器控制的统一设计框架及详细设计步骤,并以自行设计的两类虚拟振荡器为例,通过时域仿真验证了所提设计框架的可行性;最后从功率调度能力、抗扰动稳定运行能力以及实际应用能力3方面针对目前限制虚拟振荡器控制技术发展的关键问题进行了梳理与探讨,并给出了解决思路与未来的研究方向。

面向韧性提升的虚拟振荡器并网运行控制方法

电力电子逆变器的稳态特性与暂态稳定能力极大程度由其控制方式决定。具有大扰动稳定性与快速响应能力的逆变器控制方法能够有效保障极端场景下逆变器的稳定功率输出,降低由故障引起的功率缺额,从而提升电网的韧性。虚拟振荡器控制(virtual oscillator control,VOC)是近年来新兴的构网型控制方法,相对于基于下垂的构网型控制策略具有响应速度更快、大扰动稳定性能更强等优势,但在并网运行时输出功率存在无法跟随参考值的问题,这是目前限制其工程应用的关键问题之一。文中基于庞加莱分岔方程,设计了庞加莱型虚拟振荡控制器,并给出了控制参数的设计方案;然后,基于潮流方程,实时计算满足潮流可行解的电压幅值,以此作为电压参考来实时更新控制器的输入,考虑系统全局参数难以获取的情况,设计积分控制率来对稳态误差进行补偿,使逆变器在并网运行时有功功率与无功功率均可跟随参考值;最后,基于MATLAB/Simulink软件,通过仿真算例验证了所提控制方法的有效性。