虚拟同步发电机参数设计及运行特性分析

随着能源结构的多样化,分布式能源占比的提高,大面积的分布式电源面临并网需求。通过研究可以更高效利用分布式能源并网的虚拟同步电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的控制技术。为搭建在集群并网下的微电网系统的拓扑结构,有必要讨论虚拟同步发电机的构成单元以及其控制参数的选择。通过对VSG控制参数的优化分析,仿真验证所选取的各重要参数对其在:由孤网转并网运行过程中电压跟频率的波动影响;并网运行过程中有功-频率调节以及无功-电压调节有效性;对离网过程中电压跟频率的影响,该方法对多微网并联运行有一定的参考价值。     

基于下垂系数自适应调节的VSG控制策略

虚拟同步发电机技术(VSG)促使电路中无旋转元部件的分布式电源具有了同步发电机的有功频率及无功电压调节特性,但离网运行模式下,VSG的一次调频与一次调压本质上是一种下垂控制,属于有差调节,负载功率的改变,将导致其输出频率和相电压幅值偏离。针对此问题,通过分析VSG有功功率变化与频率变化之间的关系、无功功率变化与电压变化之间的关系及功率调节的动态特性,选取下垂系数作为优化对象,引入参数自适应调节的方法,提出一种下垂系数依据实际情况自行调整的改进型VSG。仿真结果表明,在离网运行模式下,改进后的控制策略与传统VSG相比,不仅能维持微电网功率平衡,而且实现了频率的无差调节和相电压幅值调节的小偏差。     

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。     

孤岛微电网中逆变器并联功率与电压均衡控制技术研究

针对微电网中采用传统双环控制的逆变器并联系统功率均分精度较低以及输出电压和频率的偏移问题,分析了并联系统的功率均分机理及输出电压外特性,提出了一种基于虚拟阻抗和输出电压-频率瞬时值调节的逆变器并联运行功率与电压均衡控制策略。在传统的双环控制器中增加虚拟阻抗环,改善了输出阻抗特性,采用P-ω、Q-V下垂控制法提高了功率均分精度;同时加入输出电压幅值和频率调节环,对由下垂引起的电压、频率的偏移进行二次调节,能保证较高的输出电压质量。仿真和实验结果表明,所提出的功率与电压均衡控制策略使孤岛微网中的并联逆变器较好地均分负载功率,同时维持输出电压和频率为额定值,验证了所提算法的有效性。     

基于虚拟阻抗和虚拟功率的VSG多机并联运行功率协调控制设计

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术是通过微网逆变器模拟传统同步发电机(synchronous generators, SG)的特性,使得分布式能源可以提供相应的惯性和阻尼特性,能够主动为大电网提供电压和频率支撑,提高了电力系统的稳定性.针对中低压微网输电线路呈阻感性,VSG多机并联会产生的功率分配不均的问题,提出了虚拟阻抗和虚拟功率结合的控制策略,能够使VSG多机并联在不满足阻抗匹配条件下精确地分配负荷功率.阐述了传统VSG模型,以便确保VSG具有SG的特性,然后搭建了不同容量的两台VSG并联运行模型,分析了VSG多机并联系统关键参数的匹配方法,最后通过Matlab/Simulink对单台VSG和两台并联VSG进行了仿真,验证了所提控制策略的有效性和可行性.     

微电网分布式发电逆变器下垂控制综述

由于环境问题和技术发展,可再生能源得到广泛应用,由其组成的微电网是未来主要发展趋势。本文主要介绍了微电网分布式发电逆变器下垂控制,包括传统P-f和P-V下垂控制及其稳定性,功率均分控制和下垂控制参数相关问题。文中也详细分析了微电网研究中的几个热点问题:功率均分控制、电压频率恢复、阻抗参数识别和通信,并在理论分析的基础上对现有的成果进行归纳总结。     

含多分布式电源的孤岛微电网改进下垂控制策略

含多分布式电源并联运行的孤岛微电网,由于各线路阻抗差异,采用下垂控制策略无法实现无功功率合 理分配。为此,提出一种自调节虚拟阻抗下垂控制策略,通过无功功率调整虚拟阻抗,在不检测线路阻抗参数 的情况下补偿阻抗差异引起的输出电压差异,使各逆变器输出无功功率均等分配或按容量比分配。在Matlab / Simulink 中搭建含有两个分布式电源并联运行的孤岛微电网仿真模型,在两种情况下验证了改进下垂控制策略 能实现无功功率均分和按容量比分配。     

基于MPC的多源孤岛微电网协调控制

含有多种分布式电源(DG)的微电网在孤岛运行时,DG出力的随机性以及负荷的波动性对系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。针对含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛微电网,提出了各分布式电源的协调控制策略,光伏发电单元采用最大功率跟踪控制以最大限度利用太阳能,储能单元与柴油发电机协调控制以提高系统运行的稳定性。采用模型预测控制策略(MPC)实现并网逆变器的内环电流控制,避免了繁琐的PI参数整定以及PWM调制器的使用,提高了控制器的动静态性能。仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

微电网主从控制建模仿真

考虑到微电网内分布式电源和负荷所具有的分散性,根据分布式电源的类型以及与储能装置的不同组合方式,采用不同的控制策略分别进行了相应控制器的设计.基于下垂特性的Droop控制可实现负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,而电压/频率(V/f)控制和Droop控制均可在微电网孤岛运行时为微电网系统提供频率支撑;PQ控制可根据实际运行情况实现分布式电源有功和无功功率的指定控制.根据不同电源特性针对性地采用不同控制技术组合,并对微电网孤岛运行模式和并网运行模式之间切换的运行特性进行分析,获得了微电网中相应分布式电源的功率、电压、电流及系统频率的变化规律,证明了PQ-V/f以及PQ-Droop综合控制策略的正确性和有效性.     

孤岛运行下微电网并联逆变器下垂控制策略研究

随着全球能源互联网的发展,微电网也得到了迅速的发展.微电网系统的稳定性和可靠性将直接受到逆变器运行特性的影响.结合微电网的电压、频率、有功功率和无功功率,分析了逆变器下垂控制的运行特性,实现了孤岛模式下微电网并联逆变器的下垂控制策略的优化.通过数学建模并搭建MATLAB/Simulink仿真模型,详细分析了孤岛模式下微电网负载变化时电压和频率的动态特性.仿真结果验证了微电网并联逆变器下垂控制策略优化的正确性和有效性.