基于功角动态补偿的VSG故障穿越方法研究

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在电网受到大干扰时会出现和传统发电机一样的暂态功角失稳的问题,无法抑制短路过电流,威胁VSG的稳定运行。为此,提出一种在故障期间导入功角动态补偿的VSG故障电流控制策略。首先分析了短路故障工况下VSG控制存在的功角增大和过电流的原因,在借鉴传统同步发电机暂态功角曲线判稳的基础上,利用VSG控制结构和参数灵活可变的优势,在有功环中导入功角动态补偿控制,并且整定了自适应的功角控制系数;另外根据功角重新整定故障期间无功环中的电压指令值,解决了传统电压环采用积分控制时的无功功率越限的问题。所提方法不仅可以抑制故障过程中不平衡转矩造成的功角持续增大以及短路过电流,而且改善了VSG的频率输出特性。从而实现VSG在电网短路故障下的安全稳定运行。

改进VSG的低压微电网无功功率均分控制策略

由于低压微电网线路阻抗的差异,虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)并联运行中存在的功率耦合会导致功率分配不均与系统环流。首先分析并联等效电路中功率耦合的原因,说明功角与阻抗角都会对功率耦合产生重要影响,对此提出了一种改进VSG的无功功率均分控制策略,在虚拟阻抗改变量中加入功角补偿项来修正虚拟阻抗的值,该控制策略可以较好地实现功率均分以及减小系统环流。对于虚拟阻抗导致电压降落的问题,在无功环路中增加电压补偿项,提高了逆变器输出电压的幅值。最后,建立了整体闭环系统传递函数来保证系统的稳定性和动态性能,在Matlab/Simulink中搭建了两台VSG验证了所提控制策略的可行性。

静止同步串联补偿器的原理及其补偿模式研究

详细分析了SSSC的工作原理及其对电力系统的作用。只考虑基波分量,推导出含有SSSC装置输电系统的有功功率和无功功率的表达式,定量的分析了SSSC装置对输电系统潮流的调节作用。介绍了SSSC装置的两种补偿模式:恒阻抗补偿模式和恒电压补偿模式,并分别给出了在两种补偿模式下系统的控制框图。

改进VSG控制的储能系统并网优化策略

为解决新能源装机规模大幅提升带来的波动性和随机性对储能系统并网频率稳定性的影响,以及功角变化引起有功功率和无功功率的耦合从而造成功率振荡的问题,提出一种改进虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)并网优化控制方法,通过在VSG有功-频率环节叠加功率前馈控制,在无功-电压环节加入功角变化对无功的补偿策略,并利用非线性变化惯性权重的改进粒子群(PSO)算法进行设计参数迭代求解,得到最佳控制参数优化并网性能。可解决功率波动对电网频率暂态性能的影响,改善大功角时无功功率的动态响应。在Matlab中建立VSG储能系统仿真验证并网性能优化,通过RT-LAB半实物仿真实验验证所提出改进VSG控制策略的可行性和有效性。

自同步电压源逆变器解耦控制策略研究

自同步电压源逆变器(SSVSI)因其出色的并网性能而被广泛使用,但其存在固有的功率耦合问题,会使得有功功率和无功功率的独立控制难以实现,从而导致电网功率不能稳定同步。为解决功率耦合的问题,在此提出一种基于电压补偿和功角补偿的功率解耦控制策略。首先分析SSVSI并网系统中的功率耦合机理,并在传统虚拟同步机(VSG)解耦控制的基础上,考虑所有耦合项,重构有功功率控制环路和无功功率控制环路,建立了含有补偿环节的小信号模型。在功率环中采用电压补偿和功角补偿,以减少功率交叉耦合,降低有功功率对无功功率的影响。最后,通过与传统VSG解耦控制的对比,验证了所提解耦控制的有效性。