孤岛微电网VSG功率均分综述

随着风能、太阳能等可再生能源组成的分布式发电单元的广泛应用,由各种分布式发电单元组成的微电网将成为未来的发展方向.微电网孤岛运行时,各种发电单元按比例实现功率均分是孤岛微电网基本功能之一.然而由于输出阻抗的差异会导致各个分布式发电单元功率均分效果不佳,同时采用传统下垂控制实现发电单元并联运行会时会使得输出电压和频率出现偏差,从而影响系统稳定性,为此实现各个发电单元的功率均分维持输出频率和电压的稳定成为了当前的研究热点.基于非通信的虚拟同步发电机(Virtual Syn-chronous Generator,VSG)控制方法通过模拟同步发电机(Synchronous Generator,SG)的外部特性,具有较大的惯性和即插即用的特点,在逆变器并联中得到广泛应用.对多种VSG功率均分的控制策略进行了总结,详细分析了各自的优缺点,并对其未来的发展做出了展望.     

DFIG网侧变流器双闭环控制策略

针对传统双馈风力发电机(DFIG)网侧变流器控制比较复杂、鲁棒性较差、输出电压不稳定等缺点,设计了基于ADRC的直流母线电压外环和基于PID的电流内环的双闭环控制系统,通过控制变流器输出电流,达到维持网侧PWM变流器直流母线电压恒定和保持定子侧输出单位功率因数的目的.不仅能实现良好的控制效果,而且还能降低系统硬件复杂度,提高双馈风力发电机的利用效率.仿真结果表明:双闭环控制策略能有效维持网侧变流器直流母线电压稳定,保证直流电压波动较小,降低电压畸变率,具有较强的抗干扰能力.     

户用型微电网单相并网逆变器控制策略研究

文中针对所设计的户用型微电网基本结构及能量管理要求,对微电网中的单相并网逆变器并网运行控制策略进行研究。构建了虚拟电网电压(电流)u_β(i_β),该虚拟电压(电流)与电网电压(电流)u_α(i_a)正交。借鉴三相并网逆变器矢量控制实现机理,对单相并网逆变器实施空间矢量脉冲宽度调制控制,提出直流母线电压、有功电流双闭环控制策略,实现并网逆变器输出有功功率P与无功功率Q的解耦控制。仿真结果验证所提出的控制策略实现了预期控制目标。     

基于线性自抗扰与重复控制的虚拟同步发电机并网逆变器控制策略

在强耦合、高精度控制等场合下,传统电压电流双闭环控制基于VSG的逆变器并网时会存在动态响应速度慢、抗干扰能力差的问题,由此提出基于VSG的新型电压电流双闭环控制策略,将线性自抗扰控制与重复控制相结合作为电压外环控制,电流内环仍采用PI控制,其中线性自抗扰控制抗干扰能力强,且加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,重复控制提高双闭环控制跟踪精度。首先详细分析基于VSG的逆变器并网系统数学模型;其次进行线性自抗扰控制与重复控制的设计;最后在MATLAB/Simulink平台下搭建仿真模型,仿真结果表明：在功率扰动与三相短路故障工况下,所提控制策略加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,且抗干扰能力强,跟踪精度高,验证了所提策略的有效性和可行性。     

基于虚拟同步发电机的逆变器并联环流抑制策略

针对多个逆变器并联运行时产生的系统环流问题,提出了基于虚拟同步发电机的逆变器并联环流抑制策略.首先采用虚拟同步发电机算法,可以使得逆变器的并联系统稳定,其次在电压电流双闭环控制环节中加入虚拟阻抗来模拟大电感,既可以达到抑制环流的目的,又可以有效地抑制系统输出端电压的跌落.通过搭建仿真模型并进行了仿真研究.仿真结果表明该控制策略对系统的环流有明显的的抑制作用.     

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。     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化和滑模控制

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了仿真对比.结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

三相电压型PWM整流器精确线性化和滑模控制研究

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系下的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有变结构控制良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能。     

改进非线性励磁控制系统的电压调节精度

将PID调节输出和NEC非线性控制输出进行综合，提出一种新型同步发电机励磁控制器——PID NEC非线性励磁控制器。仿真结果表明，该励磁控制系统同时具有较高系统稳定性和电压调节精度，并且动态过程响应快，能更好地适应生产实际的需要。     

基于改进下垂理论的虚拟同步发电机控制策略

随着风能、太阳能等分布式能源发电技术的迅猛发展,如何保证分布式能源安全友好地接入电网受到广泛关注.传统的下垂控制可以模拟同步发电机(SG)的静态特性,但不具备同步发电机的转子惯性和阻尼特征,导致系统的抗扰动能力较差.虚拟同步发电机(VSG)控制通过引入SG的特性算法,使其更好模拟同步发电机的运行特性,从而改善系统稳定性.本文搭建了下垂控制和VSG控制的仿真模型,通过对比两种控制方法的仿真结果,表明VSG控制较下垂控制更适用于分布式能源并网.     

永磁直驱风电机组变流器加强型直流稳压研究

目前针对电网故障的研究,主要集中在对称故障方面,研究的是不对称故障中的小值电网电压不平衡时风电机组的故障穿越技术.在传统电网电压定向的电压、电流双闭环控制基础上,应用变流器网侧和机侧功率平衡控制原理,将永磁同步发电机输出有功功率Ps变化的信息引入d轴控制回路,从而实现电网侧变流器输入至电网的有功功率能够及时跟踪永磁同步发电机输出有功功率的变化,从而解决了变流器输入输出的有功不平衡问题,避免了直流母线电压的波动.     

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.     

基于虚拟同步发电机的孤岛微网主从控制下的稳压稳频

对于主从结构的独立微网系统,其稳压稳频的有效控制是系统稳定运行的有效保障。文中针对传统下垂控制存在频率和电压偏差较大的问题,将虚拟同步发电机控制策略引入到主逆变器控制中,使其具有与同步发电机相类似的外部特性,即具有虚拟惯性和阻尼特性,通过虚拟励磁控制中的端电压调节环节来缓解电压—无功下垂特性所引起的电压降。主逆变器采用电压电流双环控制,从逆变器则采用恒功率控制。在主逆变器电流环中加入电流补偿量对有功和无功进行解耦,并建立解耦下的虚拟同步发电机控制小信号模型,再根据根轨迹分析控制参数对主控单元动态性能和稳定性的影响。仿真和实验结果表明,相对于传统下垂控制,在孤岛微网主从控制下虚拟同步发电机控制能更好地稳压稳频。     

基于VSG的储能逆变器控制策略及无缝切换技术

为应对储能逆变器在并离网切换时产生的电压波动和冲击电流,基于微网孤岛和并网运行模式的特点,提出虚拟同步发电机控制策略。通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网预同步控制。为实现控制策略的无缝切换,利用VSG控制和PQ控制共用电流内环,实现外环参考电流平滑过渡,确保控制策略切换时刻和PCC开关动作时刻的同步性,保证了VSG在两种运行模式之间平滑切换,有利于微网的稳定运行。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建模型,验证所提控制策略和切换方法的有效性和可行性。     

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MSP430的高功率因数程控开关电源设计

采用有源功率因数校正整流控制芯片UCC28019构成电压外环和电流内环的双闭环控制,设计出了一种高功率因数校正(APFC)电源。系统采用MSP430F149单片机进行监控,完成输出电压的可调及相关测量参数显示功能,以及其它外围器件实现系统功率因数、输出电压、电流的实时测量、人机交互、输出过流保护等功能。     

基于模糊控制单相光伏并网系统的设计

阐述了单相光伏并网系统主电路的组成及控制系统的设计。针对光伏电池非线性强的缺点,将模糊控制方法应用到光伏系统的M PPT控制,实现系统快速响应外部环境变化。同时,逆变系统采用电压外环-电流内环的双闭环控制策略,能控制输出电流波形,提高系统动态响应速度,实现电流的快速检测,抑制电网电压扰动,确保逆变器输出功率因数趋于1。实验结果验证了设计的合理性和正确性。     

高频谐振型静电除尘器控制技术

分析了LCC谐振电源在电流断续模式下的双脉冲输出工作原理,通过数学计算,推导出了电路输出特性,并在此基础之上完成了系统的小信号建模,确定了系统闭环控制模型。通过优化数字PID参数,提高了变换器的输出电压动态调节能力。搭建的1 700 V/200 m A实验室样机验证了除尘器电源控制模型的正确性和补偿器参数设计的合理性,实现了除尘器输出电压的快速调节。     

电压型PWM(VSR)整流器双闭环控制方法

依据电压型PWM整流器在d-q同步旋转坐标系下的数学模型,按照系统控制目标,采用电压外环、电流内环的双闭环控制方法,稳定电压型PWM整流器输出直流电压,控制其输入电路的波形和相角,仿真验证该控制方法合理有效.     

磁共振成像系统中梯度放大器前级电源的非线性控制

为了实现磁共振成像系统中梯度放大器前级电源对负载电流阶跃的高速响应,提出了一种单电压环非线性PID控制器,该控制器的控制参数是基于误差变化的指数函数。为了进一步提高性能,在此非线性PID控制器的基础上,增加了一个电流内环比例控制器。在一台120V/30A的前级电源样机上进行了实验验证,将这2种控制策略对负载电流阶跃时输出电压动态响应结果与系统的动态物理极限进行了对比。实验结果表明:所设计的电压电流双闭环非线性控制器比单电压环非线性PID控制器有更好的动态响应性能,更接近系统的动态物理极限。