弱电网情况下双馈风电机组改进虚拟感抗控制方法

当前弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性问题受到广泛关注。在同步旋转坐标系下建立了综合考虑锁相环、转子侧电流环和功率环控制器影响的双馈风电机组等效输入导纳模型。在此基础上,结合广义奈奎斯特稳定判据分析了增大转子侧电感对系统稳定性的提升作用,由此提出在控制器中引入虚拟感抗提高系统稳定性的方法。相对于传统的直接在转子侧电流环中引入虚拟感抗,在设计基于虚拟感抗的控制器时,充分考虑锁相环耦合弱电网扰动对双馈风电机组运行稳定性带来的不利影响,提出了改进的控制方法。通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了1.5 MW的双馈风电机组详细模型,通过仿真验证了所提改进控制器对提高系统稳定性的有效性。

引入动态虚拟感抗的虚拟机协调控制策略

在交流微电网离网状态运行时,由于线路阻抗不平衡以及功率耦合等原因,传统虚拟同步机(VSG)控制往往存在着无功功率分配不均的问题。此处以VSG控制下的储能变换器为例,提出了一种引入动态虚拟感抗的VSG并联协调控制方法。该方法化简了传统VSG中的定子电压方程使其阻抗呈纯感性,通过引入动态补偿环节根据输出无功功率的差异调节感抗,最终实现了两台储能变换器无功输出功率的均衡。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于虚拟感抗与变下垂系数的逆变器并联策略

低压孤岛微网中分布式电源(DG)并联运行时,往往存在功率耦合和线路阻抗不平衡等问题,导致传统下垂控制逆变器功率分配及环流抑制效果一般。对此,提出一种基于虚拟感抗与可变下垂系数的逆变器并联控制策略。通过引入虚拟感抗实现有功功率和无功功率的解耦控制,使逆变器适用下垂控制方程;利用低带宽通信进行在线监测无功分配控制,实现自适应调整下垂系数,以消除线路阻抗不平衡对无功分配的影响。实验表明该策略具有较强功率分配特性和环流抑制能力,无需线路阻抗参数信息,具有快速、实时和可靠等优势。

基于虚拟阻抗的微电网有功均分阻性下垂控制策略

低压微电网中连接线参数不等使得并联逆变器输出功率存在偏差。针对低压微电网的线路特性,忽略线路电抗后采用阻性下垂控制方法实现功率解耦,同时增加虚拟负感抗抵消逆变器的等效输出感抗,进一步提高功率解耦控制的准确性。在此基础上,提出了一种基于本地信息的自适应虚拟电阻控制方法以减小有功偏差,利用本地逆变器输出的有功功率和电压作为馈入信号自适应地调节虚拟电阻取值,通过有功功率偏差方程揭示了其作用机理,并利用小信号稳定性分析对虚拟电阻系数的取值进行了优化设计。在仿真和实验平台中与已有控制策略进行对比,结果表明所提控制策略能够在提高有功均分精度的同时减小电压降,无需通信系统更有利于实现微电网的“即插即用”。

双馈风电机组静止坐标系下阻抗建模及次同步谐振抑制策略

为清楚分析双馈风力串补系统次同步谐振发生机理,建立了双馈风电机组静止坐标系下的阻抗模型。首先,将双馈风电机组同步旋转坐标系下阻抗模型转换为复矢量形式,通过频率变换得到其在两相静止坐标系下的频域阻抗模型。基于阻抗模型所代表的物理意义,采用等效RLC串联电路,分析了控制器参数及电网参数对并网系统等效阻抗及谐振频率的影响。分别从增大次同步频段阻尼和降低系统发生次同步谐振频率的角度出发,在转子侧控制器中同时引入了附加阻尼和虚拟感抗控制,分析表明该方法能有效地抑制次同步谐振。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。

适用于低压微网中逆变器无功均分的改进下垂控制策略

由于低压微电网在孤岛运行时,往往存在功率耦合及线路阻抗差异等问题,应用传统的下垂控制将难以实现无功功率的精确分配。针对以上问题提出了一种改进下垂控制策略,以消除不匹配的线路阻抗引起的无功功率均分误差。首先,分析了无功功率均分机理,得出线路阻抗与无功功率之间存在的关系,并基于虚拟感抗将等效线路阻抗设计成感性,以实现功率解耦;其次,引入虚拟感抗的自适应环节,并采用无功功率调节其大小,从而达到在不检测线路阻抗参数的条件下,实现补偿线路阻抗差异造成的输出电压差的目的,进而提高无功功率均分精度。最后,在Matlab/Simulink仿真平台及搭建的逆变器并联系统实验平台下,通过对比传统下垂控制和改进下垂控制功率的均分情况,验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明:所提改进下垂控制策略能够基于一个起决定性作用的虚拟感抗以实现功率解耦,通过中央控制器与本地控制器的通信调节虚拟感抗以消除阻抗差异,从而实现无功功率均衡分配;并且该控制方法能够推广到不同容量及多台逆变器并联运行的情况。研究结果证明了该策略能够有效解决低压微网孤岛模式时的无功不均分问题。

并联逆变器改进下垂控制策略分析

逆变器作为分布式电源和交流母线的连接载体,能够将分布式电源的能量输送至大电网,为了使逆变器输出电能满足供电需求,需要采取相应的控制策略。针对微电网线路阻抗不匹配,传统下垂控制功率分配失衡的问题,提出了一种基于动态虚拟感抗的改进下垂控制策略,该策略无需获取线路阻抗信息,用一种新的方法计算动态电感,优化线路阻抗比以及提升功率分配精度,同时减小电压差、抑制环流,降低了系统复杂性。在Matlab/Simulink中搭建系统模型,对比不同控制策略下的仿真结果,验证了该策略的有效性。