微网功频振荡分析及阻尼联合控制策略

针对微电网多虚拟同步发电机(n-VSGs)并联运行时存在功率和频率振荡的问题,提出一种暂态自阻尼和互阻尼联合控制策略。本文首先对单VSG数学模型进行研究,推导出低阻尼比是造成自振荡主要因素;其次对双VSG数学模型进行研究,推导出互振荡环流功率是产生互振荡主要因素;提出自阻尼控制策略,增加暂态情况下的等效阻尼,弥补了由下垂系数和阻尼系数耦合问题导致的系统欠阻尼;提出互阻尼控制策略,利用虚拟阻抗特性,减小多机功频振荡实现互阻尼;最后提出阻尼联合控制策略,通过设计功率前馈提高系统自阻尼,设计频率前馈调整系统互阻尼,不影响稳态功率分配同时,实现多VSG频率功率联合控制。在MATLAB/Simulink中构建4VSG仿真模型,对所提出的控制策略进行验证,与传统下垂VSG控制相比较,阻尼联合控制策略能够协同抑制系统功频振荡,在保证系统功频稳定的同时改善了功频暂态性能指标,频率暂态时间从3.5 s缩减至0.7 s,功率超调量从11.11%抑制到3.70%。

基于VSG的船舶微电网功率分配控制策略研究

船舶微电网在并联运行时,由于存在线路阻抗差异问题,导致功率分配不合理,传统的虚拟同步发电机控制很难实现功率的精准分配。为了解决上述问题,本文在建立风光储微电网模型基础上,研究VSG(Virtual Synchronous Generator)多机并联系统关键参数的匹配算法;采用自适应控制理论,提出虚拟阻抗自适应控制策略,逆变器根据给定功率调整虚拟阻抗值,在存在线路阻抗差异的情况下,使VSG多机并联系统能够精确地分配负荷功率。仿真结果验证了所提控制策略和参数设计方法的有效性和可行性。

基于等效氢耗特征的孤岛电-氢混合储能多微电网功率自适应分配控制方法研究

在含电–氢混合储能系统的复杂多微电网中,为解决不同规模及类型微源所导致的公共负荷难以合理分配进而使交流母线电压频率失稳的问题,提出了一种基于等效氢耗的孤岛复杂多微电网功率分配自适应控制方法。该方法将微电网内不同微源承载能力等效为氢耗,统一评估不同微电网的载荷裕量,并根据实际微源的动态特性和运行机理自适应改变多虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)一次调频分配系数,实现了通过分布式控制对公共负荷的实时合理分配。此外,所提出的VSG自适应控制方法通过识别频率变化快慢,使转动惯量和阻尼系数协同自适应控制。实现了减小频率波动超调量的同时提高系统的响应速度。最后,开展半实物实验,对所提方法的有效性进行了验证。

三相四桥臂虚拟同步发电机预同步、多环路控制及负载不平衡控制方法

设计了一种三相四桥臂虚拟同步发电机多环路控制策略,通过有功和无功的解耦控制使逆变器模拟同步发电机的一次调频、一次调压、惯性和励磁特性,并改进了控制方法,在功率环之后级联电压电流双环,改善微电网动态调节性能。针对平滑并网,利用一种预同步控制策略,使逆变器的频率相位和幅值追踪电网电压。同时,针对带不平衡负载时的电压不平衡、频率波动问题,提出了一种变频率自适应谐振控制方法。仿真与实验验证了所提控制方法的可行性。

基于虚拟同步发电机的孤岛微网谐波抑制

在孤岛微网系统中,在传统控制策略下接入非线性负载时,系统会出现电压电流波形畸变,使电能质量降低。为此,提出一种新型综合控制策略。首先采用虚拟同步发电机(VSG)技术,其中虚拟励磁环节加入的端电压调节部分能够对系统引入虚拟阻抗和VSG固有的下垂特性造成的电压降进行补偿。然后通过采用三阶广义积分器交叉对消反馈网络提取逆变器输出的基波电流和相应次谐波电流,该方法既能实现滤波功能,又可达到带通效果。接着构造可变虚拟阻抗,完成谐波电压的补偿。最后在电压电流双环中的电压环采用多重谐振控制器抑制输出电压中的谐波。Matlab仿真和dSPACE实验验证了该方法的准确性。

多光储虚拟同步发电机接入多机电力系统的动态交互作用机理分析

随着新能源友好并网技术和储能技术的大力发展,光储虚拟同步发电机将具有广阔的发展前景。然而,多光储虚拟同步发电机与多机电力系统间动态交互作用机理尚未明确,可能引起的振荡问题将给电网稳定运行带来较大风险。首先建立多光储虚拟同步发电机子系统和多机电力系统子系统的状态空间模型及其传递函数模型。然后,建立两个子系统间动态交互作用模型,推导多光储虚拟同步发电机向多机电力系统提供的阻尼转矩,分析其动态交互作用的路径和机理。最后,以多光储虚拟同步发电机接入4机2区系统和10机39节点系统为算例,详细分析光储系统采用虚拟同步控制前后和虚拟同步控制参数对动态交互作用的影响规律,结合系统特征值分析和时域仿真验证分析结论的正确性。

虚拟同步发电机技术综述

随着分布式能源和清洁能源的发展研究,电力电子技术逐渐成为电网研究的热点,虚拟同步机技术(VSG)对电网电力电子的低惯量、欠阻尼问题有着极大的改善。本文首先介绍了虚拟同步机技术的基本原理,对基本的控制策略进行比较,然后对虚拟同步机在风电、光伏、柔性直流输电的应用前景进行了详细的总结,最后结合当前电网对分布式电源接入电网的要求,探讨了未来虚拟同步机技术发展的关键技术。

基于改进多环虚拟同步发电机微电网控制技术

传统虚拟同步发电机技术利用无功功率-电压下垂控制实现微电网电压调节,存在电压响应速度过快和稳态性能低问题。为提高电压稳态性能并降低无功功率突变时的电压偏移量,提出了一种基于PI控制器的VSG双环电压控制结构,在采用下垂控制器实现电压一次调节的基础上,将其输出与实时微电网反馈电压的误差作为PI控制器的输入,以此产生控制用参考电压,实现电压二次调节。由于PI控制器具有降低系统带宽的作用,系统的稳态性能会显著提高。此外,对所采用的PI控制器参数进行理论分析,并提出一种参数校核方法。仿真和实验验证了本文所提的多环虚拟同步发电机电压控制技术的有效性。