改进bang bang控制的微网VSG自适应虚拟惯量控制策略

研究并网逆变器虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)控制策略在有新能源接入的电力系统中的频率稳定性问题.利用虚拟惯量的可变性,减少频率超调量并加快频率响应速度,提出一种基于改进bang-bang控制的微网VSG自适应虚拟惯量控制策略.首先,在bang-bang控制的基础上,设定一个频率稳态区间与稳态惯量.然后,通过建立微网孤岛运行模式下的VSG小信号模型,对虚拟惯量进行稳定性分析,确定虚拟惯量的取值范围及稳态惯量.最后,用Matlab/Simulink进行仿真实验,对比多种虚拟惯量控制策略,验证了所提策略的有效性.     

具有有功功率自备用能力的光伏系统虚拟同步控制研究

虚拟同步机技术以模拟传统同步发电机组机电暂态特性的控制方式,使光伏并网逆变器具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性.然而传统光伏虚拟同步技术需要依靠外加储能系统,才能实现虚拟同步动态响应,这将大幅增加光伏并网系统的建设成本.针对此问题,提出一种降功率虚拟同步控制策略,利用光伏出力的非线性特点,通过适当降低...     

统一潮流控制器并联变换器虚拟惯量控制策略

针对统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在调节电力系统线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压、直流电容电压波动问题,构建UPFC的数学模型,设计稳压控制电流前馈,提出基于虚拟惯量的UPFC并联变换器控制策略,通过引入UPFC电容虚拟惯量,在并联变换器电压外环的基础上设计UPFC电容虚拟惯量控制环,以电网实际频率为输入量,降低潮流控制过程中的电压波动;为加快UPFC直流侧电容电压控制速度,将前馈补偿点进行了改进,在并联变换器dq轴有功无功分量控制环路中加入改进的前馈量,改善功率协调控制效果。搭建UPFC仿真模型,仿真结果表明,相比常规控制策略,该控制策略既保证了线路有功无功独立调节的功能,又有效地减少了电压的波动,提高了系统的响应速度。     

基于改进烟花算法的虚拟惯量配置策略

针对分布式能源高渗透下电网的虚拟惯量资源有效利用的问题,提出改进烟花算法对虚拟惯量进行配置。建立虚拟惯量配置评价模型,在烟花算法粒子选取时,引入向量优化域来定向选取最优域内的粒子。通过双系统模型仿真验证,与传统烟花算法相比,改进烟花算法的寻优性能更好,结果更精确。     

双馈风机的虚拟同步发电机控制技术研究

随着风电渗透率的逐渐提高,导致电力系统的转动惯量变小.通过虚拟同步发电机技术(Virtual synchronous generator-VSG)模拟传统同步发电机的外特性,对风电场进行惯量补偿.采用虚拟同步机控制策略的储能系统与风电场并联输出的接口特性模拟同步发电机的外特性,分析了在风速变化下协助风电场实现虚拟惯量控制,减小系统频率振荡的幅值,以及在负荷扰动时用于增大系统惯量实现频率调整的作用,最后讨论了虚拟同步机参数对系统稳定性的影响.通过Simulink建立了由风电场、储能系统和大电网组成的风储并网发电系统模型,仿真结果验证了建立的虚拟同步型双馈风机的适用性.     

基于改进下垂控制的并联电流源环流抑制策略

传统的下垂控制为电压型控制,通过下垂方程对电压的幅值和相位进行整定,在电流源并联系统中受到限制,使得电流分配精度不高,且环流抑制效果有限。对此,采用了一种针对电流源并联系统的改进下垂控制策略,结合下垂方程对电流的幅值和相位进行调整,输出参考电流,提高了电流分配精度,可以更好地应用在电流控制系统中。该策略引入了纯感性的虚拟阻抗,在减小功率耦合的同时提高了环流抑制效果,同时针对虚拟阻抗的使用而导致的母线电压跌落,在无功下垂控制回路中使用了电压补偿,减小电压跌落的同时得到了更加精准的输出电流。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与搭建实物样机并进行相应实验,验证了理论分析的可行性。     

基于虚拟同步机的主动配电网电压控制方式研究

随着化石能源等不可再生能源的逐渐消耗,针对光伏、风电以及生物质等可再生新能源进行研究,探索了一种基于虚拟同步机(VSG)的主动配电网电压控制方式,并对提出的设计进行了仿真分析,对虚拟同步机(VSG)对主动配电网电压的有效性进行了验证.结果表明,提出的基于VSG的电压调节方式,不仅能够较好的对新能源出力波动进行抑制,降低对主动配电网电压的影响,还能改善并网逆变器无阻尼与惯性小的缺点.     

基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计

传统的汽车惯性式制动试验系统采用机械惯量盘模拟汽车运动惯量,这种系统体积大、惯量调整困难、自动化程度不高,针对这些问题,提出了基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计思想.该设计通过对机械惯量数学模型的分析,提出了用控制算法控制电动机,使它的输出惯量能模拟机械式惯量盘的惯量,即用"电惯量"代替"机械惯量".文中用MATLAB软件对系统性能进行了仿真研究并作了可行性的分析,研究结果表明设计是可行的.     

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VSG的大规模储能系统功率变换器并网控制策略与稳定性研究

大规模储能的应用能够平抑分布式电源输出功率的波动,提高电网对于分布式电源的消纳性。为提高大规模储能系统并网稳定性,利用传统同步发电机的旋转惯量、阻尼等特性,提出将"虚拟同步机"控制技术运用到储能功率变换器的控制中,实现系统的调压调频和功率控制。该文模拟了同步发电机的机械模型与有功下垂特性,建立了虚拟同步机的功频控制器结构,提出了并网预同步控制策略,实现虚拟同步机和电网的电压幅值与相位的一致,最后通过Matlab仿真验证了控制策略的可行性。     

变速器试验台惯量电模拟与角加速度估计

研究了变速器试验台采用电机模拟机械飞轮惯量的实现方法.以在相同转矩作用下机械惯量系统和电惯量系统的转速变化一致为控制目标,提出了电惯量角加速度控制法.以电枢电流和角速度为输入,设计Luenberger观测器来估计角加速度,并在观测器中加入滤波器模型,同时反馈增益根据转速变化的大小自适应变化来平衡噪声抑制和响应速度之间的矛盾.采用Matlab/Simulink建立了变速器试验台及惯量电模拟系统的仿真模型,研究了电惯量在变速器升档过程中的作用.结果表明,转速误差的峰值小于1 rad/s时,观测器可以快速、准确实现角加速度的估计,且噪声抑制能力强,以此为基础的惯量电模拟方法可以有效取代机械飞轮.     

变速恒频风力发电系统网侧PWM变换器控制策略

通过建立应用于恒频变速风力发电系统的三相电压源型PWM变换器在两相旋转坐标系下的数学模型,针对三相电压源型PWM变换器输出电压响应慢的缺点,本文采用电压电流双闭环控制的网侧变换器及空间电压矢量SVPWM调制方式,在Matlab/Simulink中进行了系统建模和仿真研究。仿真结果表明,该控制策略能够快速调节直流侧电压达到稳定,能够控制输入电流波形及相位,验证了该控制策略的可行性。     

一种电流源型并网逆变器的有源阻尼控制策略

针对微网中电流源型并网逆变器中滤波器自身谐振问题,比较分析了无源阻尼和有源阻尼谐振抑制方法,提出了一种基于输出滤波电容谐波电压检测的有源阻尼控制策略,给出一种虚拟电阻计算方法.基于该控制策略建立了系统仿真模型.仿真结果表明,应用有源阻尼控制方案可很好地抑制滤波器自然谐振频率附近由逆变器输出高次谐波电流及由电网谐波电压在...     

虚拟同步控制的港口岸电电源阻抗建模及稳定性分析

为增强系统惯量和阻尼,虚拟同步控制被广泛应用于港口岸电电源中,但虚拟同步控制的港口岸电电源与船舶PWM整流器负荷之间可能存在交互失稳问题.因此,本文首先根据其多时间尺度控制特性,提出了虚拟同步控制的港口岸电电源的分频段dq阻抗模型.其次,基于所建dq阻抗和广义奈奎斯特稳定判据的稳定性分析表明,港口岸电电源的交流电压环与船舶PWM整流器负荷的直流电压环之间存在控制交互作用,进而会诱发系统振荡.增加港口岸电电源的交流电压比例和谐振系数,或减小船舶PWM整流器负荷的直流侧电压比例系数可增强港口岸电供电系统的稳定性.最后基于硬件在环实验平台,验证了阻抗模型和稳定性分析结果的有效性.     

基于虚拟同步补偿器的常规风电场“场站级”电压源型协同控制策略

为解决“双高”系统电压源缺失性及惯性和阻尼不够带来的电压稳定性问题,以构网变流器控制加储能技术为切入点,提出了风电场交流侧配备虚拟同步补偿器的解决方案。在直流侧配备储能,需要对整个风电场换代升级,经济性较差;在交流侧配备虚拟同步补偿器,虽升级简单,但采用独立控制策略,未从根本上解决新能源场站整体表现为电压源特性的问题。因此,提出了一个基于超级电容储能的虚拟同步补偿器协同控制方案,并充分考虑了超级电容储能容量的限制作用,该方案的有效性和可行性在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了验证。结果表明：通过协同控制风电场与虚拟同步补偿超级电容的出力,能够在保证设备安全运行的前提下,整个风电场站表现出电压源特性,同时可为风电场提供阻尼支撑作用。可见,超级电容额定功率为15%的风机额定功率时,其协同控制效果即可实现最佳风电波动性抑制和阻尼性能。     

虚拟矢量的中点电位平衡三电平调制方法

针对二极管中点钳位型三电平逆变器中中点电位波动造成的直流侧电容电压不平衡问题,提出一种虚拟矢量中点电位控制方法.该方法结合三相电流平衡和冗余小矢量的特点,通过虚拟中矢量和小矢量取代原中矢量和小矢量,进行参考矢量的合成.因大矢量作用时中点无电流流入和流出,对中点电位波动无影响,故通过降低虚拟矢量作用时间内中点电位的波动,就可以控制整个调制过程中点电位的波动,从而降低输出电压波形的畸变和开关管承受的电压.仿真实验表明该文方法具有可行性和有效性.     

DSP/BIOS在拖拉机虚拟终端设计中的应用

主要讨论了DSP实时操作系统BIOS在拖拉机虚拟终端软件设计中的应用.按照ISO11783标准对虚拟终端的功能要求,开发了虚拟终端控制器的硬件系统.研究了DSP/BIOS配置文件的建立方法,包括DSP/BIOS使用的各种参数的配置及其他要用到的DSP/BIOS模块的配置,说明了虚拟终端的软件程序构架及程序设计流程,通过实时操作系统的引入使虚拟终端的操控性能大大提高,运行更加稳定.     

基于虚拟同步机电力电子变压器直流电压平衡控制策略

基于瞬态电流正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制策略是级联型电力电子变压器(power electronic transformer,PET)网侧整流级交流-直流(alternating current-direct current,AC-DC)变换环节的一种典型控制策略,该策略最大的优点是减少了大量控制环节,引入交流网侧相位角,可以实现无相位差整流.基于此提出一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术电力电子变压器网侧级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)直流电压平衡控制策略,在传统平衡算法上引入虚拟同步机原理,同时采用载波移相调制(carrier phase shifting SPWM,CPS-SPWM)算法降低网侧电流谐波含量.在整流侧注入转动惯量和阻尼系统,使得级联模块获得同步机特性从而具有惯性,并且阻尼功率振荡,获得更好的动态性能.通过调节整流级各单元调制波以实现整流侧直流电容电压平衡,最后通过MATLAB仿真平台验证了所提控制策略的有效性.     

并网逆变器的电磁暂态同步稳定问题

新能源通过并网逆变器(grid-connected inverter,GCI)汇集正深刻地改变着现代电力系统的动态特性,由同步发电机主导的机电暂态稳定分析因未全面计及电磁暂态影响而面临失效。该文综述了一类大扰动使新能源发电机组故障穿越期间,GCI与主网失去同步,引发对应机组退出系统的电磁暂态同步稳定问题。首先介绍了GCI的电流源和电压源型控制结构,指出与同步发电机同步机理的异同;其次介绍了体现电力电子特征的关注要素和兼顾精度与速度的简化条件;进而介绍了面向该问题典型的建模-分析流程和稳定性提升策略;最后展望了面向未来电力系统暂态稳定的研究挑战。     

适用于VSC-HVDC系统的静态电压稳定分析改进方法

含电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)技术是近年来的研究热点,而对于VSC-HVDC系统的静态电压稳定分析方法的研究却很少。泰勒级数法在处理纯交流系统的静态电压稳定分析时具有计算速度快的优点,本文基于泰勒级数提出了一种适用于VSC-HVDC系统的静态电压稳定分析改进方法。首先建立了VSC-HVDC系统的电压稳定分析数学模型,由于系统功率参数是节点电压幅值的可导反函数,将负荷节点功率在靠近极限潮流点处展开为关于节点电压幅值的泰勒级数,最后由泰勒级数快速精确地求取电压稳定鞍结分岔点。通过与连续潮流法的结合和泰勒级数展开点的选择,解决了在纯交流系统中泰勒级数法的缺陷,提高了计算精度。