电网负荷侧的虚拟同步电动机整流技术研究

为减小电动汽车充电对电网造成的电力谐波污染,研究了一种低THD的虚拟同步电动机整流技术。在整流器交流侧加入串联无源阻尼的LCL滤波器,降低成本并抑制了谐振尖峰,有效地提高电网电能质量。对基于虚拟同步电动机原理控制策略的三相可控整流进行了仿真,仿真分析可知,当加入串联无源阻尼LCL滤波器时,三相整流输入端总谐波畸变量降低到0.84%,虚拟同步电动机频率能够稳定在50 Hz,当电网频率突变时,系统能自动调节频率并恢复到50 Hz,直流侧输出电压稳定在650 V,纹波系数是0.15%。理论分析和仿真验证了采用虚拟同步电动机原理来控制三相桥式可控整流的可行性及优越性。

新型虚拟同步电动机电网电压前馈控制策略

虚拟同步电动机(又称负荷虚拟同步机)能够自适应参与电网调频、调压服务,是一种潜在的"源-网-荷"灵活互动方式,其基本拓扑包括AC/DC变换器和DC/DC变换器。针对其故障穿越场景,提出了一种虚拟同步电动机电网电压前馈控制策略。对于AC/DC接口,以控制其直流侧电压和无功功率为目标,控制策略中应用同步电机的机械转矩方程和电磁方程,赋予整流器虚拟惯性和阻尼特性,同时引入电网电压瞬时值前馈环节,提高系统的动态性能;在DC/DC接口控制策略中,以控制有功功率为目标,引入有功-频率下垂控制方程,实现负荷对电网的频率响应。提出的控制策略,能够使设备在电网电压和频率发生异常时,迅速做出响应,为电网提供必要的功率支撑,并在电网电压跌落的瞬间,抑制并网点电流的冲击,维持系统稳定运行。

虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战

虚拟同步机技术是通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术。虚拟同步机技术伴随清洁能源装机数量显著增加,而成为当前并网技术研究的热点。论述了近年来国内外的研究成果,在虚拟同步机技术分类、功能、控制方法等方面介绍了虚拟同步机相关概念,从光伏虚拟同步发电机、风机虚拟同步发电机、储能虚拟同步机和负荷虚拟同步机四个方面,结合实际工程介绍了其主要的应用方式。因虚拟同步机技术的实现载体是电力电子装置,特别介绍了参数设计和稳定性相关研究进展。最后,总结当前存在的问题和发展前景。

虚拟同步机技术构建“源—网—荷”友好互动新模式

虚拟同步机技术是指通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术。文章在新能源、可控负荷及其并网变流器大量接入电网的条件下,分析了基于虚拟同步机技术的"源-网-荷"友好互动新模式,其中应用虚拟同步发电机技术的新能源能自动与电网同步,跟随电网调整功率输出,阻尼系统频率的过快变化,变"弃风弃光"为自动同步;应用虚拟同步电动机技术的可控负荷可感知电网的状态,自动调整吸收功率的快慢,变"切负荷"为降功率运行,从而达到辅助电网故障穿越的目的。在火电机组仍为调频主力机组的背景下,虚拟同步机技术实际上加强了电网与新能源和可控负荷的联系,有助于提高新能源/可控负荷的生存能力,有助于共同维持系统的稳定运行。

虚拟同步机技术在新能源中应用现状与展望

基于虚拟同步机技术在新能源中的应用,论述了近几年国内外在新能源领域的研究成果。首先介绍了虚拟同步机技术的相关概念、分类及优势,系统地从风电虚拟同步发电机、光伏虚拟同步发电机、储能虚拟同步发电机以及新能源汽车虚拟同步电动机四个方面,结合工程现状介绍了主要的应用;其次对虚拟同步机技术当前存在的一些问题进行总结;最后,展望了虚拟同步机控制策略未来的发展方向。

虚拟同步机技术在电动汽车充电桩中的应用

文章研究将虚拟同步机技术应用在电动汽车充电桩的三相可控整流器中,使电动汽车具备虚拟的惯性、阻尼和同步机制,自动参与电网稳定运行的调节,并通过模型研究和实验分析验证该技术的优越性和可行性。应用虚拟同步机技术的电动汽车充电桩将电网运行状态作为反馈,能够根据电网电压、频率变化快速进行调整,实现有功、无功功率的自主交互,对功率振荡起到有效的抑制作用。该技术的应用能够在最大程度上降低大规模电动汽车接入对电网稳定性的影响,实现电动汽车与电网的互动,并能够有效解决智能化电力系统中系统惯性缺失的问题。

基于VSG的新型三相PWM整流技术

为减小逆变焊机对电网造成的污染,前级采用了新型的PWM整流技术改善电能质量。基于虚拟同步发电机(VSG)控制思想改进的虚拟同步电动机PWM整流技术,通过模拟同步电动机的运行特性,减少了专门的信号采集电路,具有自动跟踪电网电压频率的优点,实现了单位功率因数运行,简化了控制电路结构,降低了系统的运算负担;同时由于交流侧电感参数的合理设置对PWM整流电路的实现起着至关重要的作用,从电流快速跟踪性及其允许的最大电流超调量两个方面对交流侧电感参数设计进行了分析研究。通过Matlab/Simulink的仿真调试,验证了所采用控制方法的可行性,具有自动跟踪电网频率、输出直流电压稳定、输出无功功率可调,可方便实现单位功率因数运行的优点。

虚拟同步机示范工程综述

针对虚拟同步机技术在不同应用对象的典型分类及其技术原理,首先梳理了国内外虚拟同步机技术发展现状;其次按照其应用场景梳理了国内应用工程,并归纳了工程的特点,分析了工程应用方案;最后对虚拟同步机技术发展应用进行了建议和展望。

虚拟同步机技术系列标准解读

虚拟同步机技术是指通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术,作为解决新能源发电接入电网稳定运行的重要技术手段之一,相关技术标准的制定变得尤为重要。文章对目前国内仅有的虚拟同步机技术相关1项国标、3项企标进行了详细的解读,系列标准对虚拟同步机技术中经常涉及但容易混淆的相关术语和定义进行了规范,规定了虚拟同步机运行时需具备调频、调压、惯量和阻尼控制等方面的功能和技术要求,以及单元式光伏虚拟同步发电机和风电机组虚拟同步发电机的技术要求和试验方法,为虚拟同步机技术体系标准的逐步完善和应用提供了依据。系列标准的颁布为电力系统的稳定运行提供了保障。

Energy management and coordination control of microgrid in elevated station of urban rail transit

The rapid development of urban rail transit brings convenience to the public,but its huge energy consumption problem cannot be ignored.A microgrid composed of photovoltaic power generation unit,regenerative braking energy feedback unit and battery energy storage unit is proposed,which provides green power for the station.In order to suppress the fluctuation of photovoltaic power generation and the intermittence of regenerative braking feedback energy,the energy management mode of microgrid is designed according to the illumination situation,braking energy feedback situation,battery state of charge and so on.In addition,a coordination control method based on virtual synchronous generator(VSG)is proposed to realize smooth switching among modes.Finally,the proposed energy management and coordination control method for elevated station microgrid is verified by Matlab/Simulink.The results show that the elevated station microgrid can operate safely and reliably under various energy management modes and realize smooth switching among modes.