基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略

在指令功率发生扰动时,虚拟同步发电机控制环路易产生功率交互振荡,威胁系统的安全稳定运行。为此,提出一种基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略。基于相对增益矩阵原理研究不同系统参数变化时虚拟同步发电机输出功率间交互作用的变化规律;采用转速阻尼功率高通反馈改进虚拟同步发电机有功功率-频率控制环路,并通过绘制Bode图对比传统虚拟同步发电机控制策略与改进虚拟同步发电机控制策略的暂态和稳态性能;利用相对增益矩阵原理分析改进虚拟同步发电机控制策略的有功功率环路交互作用情况。仿真及实验结果表明,所提策略可有效实现虚拟同步发电机交互振荡的抑制。

基于虚拟同步发电机的光伏并网控制技术研究

光伏电站的输出功率受光照强度、温度等环境因素影响,具有强烈的波动性。为提高光伏并网的效能并对电网质量进行保护,虚拟同步发电机是一种较为常见的技术手段。文章在分析光伏发电并网特征的基础上,重点从功率跟踪控制、电力电子变换控制和光伏并网保护3个方面探讨虚拟同步发电机技术的具体实现与应用,并对其控制效果进行仿真评价,以实现对光伏电站的并网控制。

基于相位与幅值补偿的虚拟同步发电机低电压穿越控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通过模拟同步发电机的工作原理,引入虚拟惯量与阻尼系数,提高了分布式电源并网的稳定性。但是当电网发生电压跌落时,电压的跌落与恢复均会使电网电压的相位与幅值发生跳变,而传统的VSG控制策略难以解决该问题。为此,文中提出一种基于相位与幅值补偿的VSG低电压穿越控制方法。首先,分析电网电压跌落与恢复对电网造成的不同影响。其次,在电网电压跌落期间,通过将VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差控制在允许范围内来实现过流抑制、输出功率的快速稳定以及无功补偿的目的。然后,在电网电压恢复时,通过快速补偿消除VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差,从而抑制因电网电压跳变而造成的过流等问题。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证所提控制策略的有效性。根据仿真结果可知,文中提出的控制策略可以有效抑制过流的产生并且能够实现无功补偿。

基于PR控制器的改进型虚拟同步发电机技术

电压控制型虚拟同步发电机技术(VSG)和电流控制型虚拟同步发电机技术是目前较主流的2种虚拟同步发电机技术。针对原有VSG技术对有功功率和无功功率的跟踪特性较差问题,提出一种改进型VSG技术。通过嵌入PR控制器,一方面可对有功功率和无功功率进行前馈补偿,以改善原有VSG的功率跟踪特性,使其能更好地适应并网,另一方面能实现在特殊情况下由改进的VSG平滑切换到原有VSG,以适应频率、电压快速变化的电网。在RT-LAB半实物仿真平台的实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。

多微源独立微网中虚拟同步发电机的改进型转动惯量自适应控制

多微源独立微网中,传统下垂控制的输出频率动态响应速度快,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制可改善频率响应特性,但无法兼顾功率和频率的动态调节性能。针对此问题,提出一种改进的转动惯量自适应控制(improved adaptive control of inertia,IACI)。首先,在同步旋转坐标系下建立VSG数学模型,并分析转动惯量对VSG输出特性的影响;其次,在VSG控制的基础上通过在转动惯量控制中引入频率变化量形成VSG转动惯量自适应控制,并给出频率跟踪系数、转动惯量和阻尼系数等参量的整定方法;最后利用Matlab/Simulink对比VSG控制和IACI控制在VSG并入微网和负载扰动条件下的有功和频率响应曲线,在由两台1k W的VSG组成的独立微网实验平台上进行实验验证,结果表明所提控制策略可避免VSG并入微网过程中的有功振荡,且可以有效优化频率响应曲线。

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略。对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域。在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略。当光伏电源输出功率低于负载需求时起到抑制直流母线电压跌落、维持直流电压稳定的作用,实现按照负荷或并网功率需求进行功率匹配的目的。仿真与实验结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。

虚拟同步发电机并网稳定性与控制技术研究综述

虚拟同步发电机(VSG)技术是新能源由“被动调节”转为“主动支撑”的新一代新能源发电技术,是使新能源发电具备惯量支撑、一次调频和主动调压等主动支撑电网能力的有效路径,是解决“双高”电力系统所面临问题的探索实践。综述了电压控制型和电流控制型新能源虚拟同步发电机的控制模式,总结了电流控制、电压控制和改进型虚拟同步发电机的运行特征,并从技术原理的角度分析了其优势和不足;围绕虚拟同步发电机并网系统稳定性分析问题和暂态控制问题,对常用稳定性分析方法进行了概述,梳理和总结了目前关于改进型虚拟同步发电机对电力系统稳定性影响和振荡问题的研究。在此基础上,指出了虚拟同步发电机稳定性分析、振荡抑制和故障电压穿越的研究重点。最后对I-VSG与同步机组及接入电网的交互作用机制、提高支撑电力系统动态稳定性的技术进行了展望,指出了后续研究的关键问题,提供了可参考的解决思路。

多虚拟同步发电机并联系统的改进控制策略

针对多虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并联系统中存在环流及功率不能按比例分配的问题,提出一种改进的功率分配策略。首先,改进并联预同步策略,通过对有功环添加频率补偿使机台平滑、稳定并入系统,减少并联瞬间电流冲击带来的功率震荡。其次,通过环流分析,提出在每台VSG无功环上添加电压补偿,保障各VSG输出电压一致,减少系统环流,提高功率精分度,通过小信号分析,验证控制策略的正确性。最后,分析得出VSG参数与功率按比例分配的关系,在Matlab/Simulink中搭建3台VSG并联模型,仿真验证了所提控制策略的可行性,其实现了机台功率按不同容量比分配,且在面对负荷突变时依然能稳定运行。

电网频率偏差下虚拟同步发电机改进控制研究

虚拟同步发电机(VSG)由于模拟了同步发电机(SG)的调频调压特性和惯性阻尼作用而得到广泛关注。传统的VSG特性分析一般针对电网频率为额定频率的情况,当电网频率不等于额定频率时,仍然采用传统VSG控制将会使VSG动态特性发生变化以及输出有功功率稳态值出现偏差,现有文献对电网频率偏差下的VSG动态特性缺乏分析且现有方案不能完全解决有功功率偏差问题。文章首先分析了电网频率偏差对VSG有功功率和频率特性造成的影响,进而提出一种改进有功频率控制策略,并对改进控制策略进行分析。最后通过matlab/simulink仿真验证所提控制策略在改善动态特性和消除稳态偏差方面的有效性。

基于MMC的虚拟同步发电机技术在船舶与岸电无缝并网中的应用

鉴于船舶与岸电在并网时存在较大冲击电流,以及模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制的岸电离网运行时对突发状况响应速度较慢的问题,采用改进的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术结合模型预测控制(model predictive control,MPC)算法,对岸电电源输出电流、环流、子模块电容电压进行分层预测控制,实现船舶与岸电的无缝并网。采用MATLAB/Simulink建立MMC-VSG并网仿真模型,模拟船舶与岸电并网及突加负载等工况。对所提出的控制策略和算法的有效性进行验证,结果表明,利用所提出的控制策略能实现VSG离网与并网的无缝切换;与经典控制方法相比,所提出的控制策略的动态响应速度提升了5倍。

虚拟同步发电机单机并网小信号模型及其稳定性分析

目前可再生能源发电设备一般不具备支撑电网运行的能力。随着可再生能源在电网中占比的不断提高,其弱支撑性问题越来越显著。为解决上述问题,有学者提出了虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generators,VSG),该技术可以使可再生能源发电设备模拟同步发电机,为电网提供调压和调频支撑。虽然VSG技术可以提高可再生能源对电网的支撑性,但有可能导致可再生能源发电设备在运行时出现振荡,危及电网的安全运行。为分析和解决上述问题,本文对单台VSG并网系统的各个环节进行了详细的建模,得到了系统的小信号模型。在此基础上,分析了VSG不同控制参数对系统稳定性的影响。分析和仿真结果表明,当VSG控制参数设置不合理时,系统会出现振荡,需要合理设置VSG控制参数以保证电网的安全稳定运行。

可再生能源电力系统的虚拟同步发电机频率控制策略

为解决可再生能源接入电力系统导致系统频率稳定性下降的问题,将虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略和优化算法相结合,提出了一种基于算法优化的VSG控制策略。对蚁狮算法进行改进并用于优化VSG的参数,使VSG的性能达到最佳;最后,将优化的VSG用于并网逆变器的控制;建立电力系统仿真模型,并与传统控制方案进行对比测试,结果表明:优化的VSG控制策略降低了系统频率波动的幅值和时间,阶跃负荷扰动下频率波动幅值降低了约0.00042 Hz,波动时间降低了约1.5 s,提高了可再生能源电力系统的频率稳定性。

基于虚拟同步发电机与电力弹簧的微电网电压控制

针对光伏、风电等可再生能源发电(renewable power generation,RPG)的间歇性和不稳定性引起的微电网电压偏移越限问题,提出一种虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)与电力弹簧(electric spring,ES)相结合的源荷互动调压方法。首先,利用VSG中的励磁控制器为微电网提供电压支撑,使得微电网电源侧电压偏移在允许范围内。其次,利用ES相位控制使得远离电源侧的负荷节点电压偏移不越限。最后,通过建立含VSG、可再生能源以及ES的微电网仿真模型进行仿真,仿真结果证明了VSG可以实现电源侧调压,ES可以实现负荷侧调压,二者形成源荷互动调压机制共同维持微电网电压稳定。

电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性

针对双馈风电机组(doubly-fed induction generators,DFIG)经串补送出系统存在次同步振荡(sub-synchronousoscillation,SSO)的问题,以电压型虚拟同步发电机(virtualsynchronous generator,VSG)控制策略下的DFIG 为研究对象,首先基于三相静止坐标系建立了其阻抗模型,推导了机组正、负序阻抗解析式;其次搭建了PSCAD/EMTDC模型,对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证;最后基于奈奎斯特稳定判据定量分析了VSG 控制策略下的DFIG 经串补送出系统SSO 特性,通过仿真验证了所建立模型和稳定性分析结论的正确性。研究结果为SSO 的抑制提供了参考。

电网频率小扰动下虚拟同步发电机统一模型关键参数辨识

针对并网逆变器的虚拟同步发电机控制策略多样化,建立统一的虚拟同步发电机线性化模型,提出逆变器实际输出等效惯量和阻尼系数的辨识方法,量化其对电网的支撑能力。从电网频率扰动的角度出发,同时考虑逆变器采样环节的锁相环与滤波器的影响,建立能够表征虚拟同步发电机动静态调节性能的小信号统一模型。根据所建立的模型,利用零极点法分析控制参数对系统的影响,采用电网频率扰动与负荷扰动激励出系统功率动态信息,基于多新息理论的随机梯度法辨识出逆变器输出等效惯量和阻尼系数。最后搭建系统仿真模型,验证分析及辨识方法的正确性和有效性。

分布式发电中的虚拟同步发电机技术探讨

随着经济的不断发展,新能源领域受到了广泛关注,而分布式发电控制技术也对电网的稳定性提出了更大的挑战。虚拟同步发电机技术由于对维持电网稳定性有着显著的作用,成为了当前研究工作的重点。文章旨在分析同步发电机的频率和电压控制的相关原理,并以此为基础探究现阶段主要的虚拟同步发电机技术。

基于虚拟同步发电机控制策略的风光并网技术

以风电、光伏为代表的分布式能源需要依靠并网逆变器接入电网。随着分布式新能源在电网中的渗透率不断攀升,逆变器低惯量和欠阻尼等缺陷愈发明显,稳定性问题愈发严重。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术借鉴了同步发电机运行机制,将其融合到电力电子逆变器控制策略中,提高了电力系统的稳定性。借助虚拟同步机技术,介绍了风力虚拟同步机(Wind Power VSG,WP-VSG)和光伏虚拟同步机(Photovoltaic VSG,PV-VSG)结构及其动态性能。在MATLAB/Simulink仿真软件中的仿真试验验证了PV-VSG结构及相应控制策略,证明了在光伏出力波动时能为微电网提供频率支撑。

浅谈现代同步发电机励磁方式的改进

介绍了国外大容量机组的高低压桥式励磁、正负励磁。

基于改进灰狼优化算法的虚拟同步发电机功率分配策略

在虚拟同步发电机(VSG)多机并联运行情况下,由于VSG线路阻抗存在较大差异,所以无法实现功率的精确分配。针对该问题,提出一种基于改进灰狼优化(IGWO)算法的VSG功率分配策略,利用Cubic映射对种群进行初始化,通过二次非线性控制来控制收敛因子,提高全局和局部搜索能力,并引入动态比例权重加快算法收敛速度。在VSG控制单元中引入IGWO算法,自适应调节VSG控制中有功下垂系数kp和无功下垂系数kq。通过Matlab/Simulink对2台并联VSG搭建仿真模型,仿真结果表明该策略能够实现多工况下的功率精确分配。

虚拟同步发电机技术的研究进展及展望

近年来,我国电网的迅猛发展,使电网的稳定性问题越来越受到人们的重视,虚拟同步发电机技术(VSG)作为能够改善电网稳定性的一种重要技术,更是已经成为现阶段诸多专学与学者的研究热门,该技术有着十分广阔的发展前景。为此,本文便对虚拟同步发电机技术的研究进展进行探讨,在此基础上对该技术的未来发展前景进行了展望,以期能够明确VSG技术的未来研究方向。