摘要：随着分布式电源在电力系统中所占容量越来越大,亟需一种新的控制方式使得分布式电源能够主动参与到电网的功率调节中去,而虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术作为一种可能的解决方案,得到了广泛关注。建立VSG的工频小信号模型,并证明在一定条件下,其有功环和无功环是近似解耦的,因此在设计闭环参数时,有功环和无功环可以分别独立设计。基于建立的模型,给出一种VSG控制参数的设计方法,该方法能够快速准确地计算出相应的控制参数,并兼顾系统的稳定性、动态性能与对功率脉动的抑制能力。最后进行实验验证,实验结果证明了文中理论分析的正确性与设计方法的有效性。

摘要：随着虚拟同步发电机(VSG)技术在微网以及主动配电网中应用的增多,VSG接口变换器并联运行越来越广泛,其中的环流和功率分配不精确问题也成为研究重点。该文首先引入虚拟阻抗,分析两台VSG接口变换器并联运行的功率均分原则。其次针对传统虚拟阻抗算法无法对线路阻抗进行调节的缺陷,设计一种虚拟阻抗自适应的算法,同时给出参数取值依据,实时计算线路两端的阻抗值,自适应虚拟阻抗可自动平衡线路之间的差异,更好地解决VSG接口变换器并联运行的功率均分问题。最后对VSG接口变换器并联运行的各种工况进行Matlab/Simulink仿真验证,证明了所提出的算法的有效性与正确性。

摘要：虚拟同步发电机技术借由控制器设计达到模拟同步发电机外特性的效果,改善了含有新能源的电网系统的稳定性.根据虚拟同步发电机参数可调的特点,可采用参数自适应调节优化系统动态性能.但传统虚拟同步发电机参数自适应调节仍存在两方面不足:一方面,大范围调整阻尼下垂系数和虚拟转动惯量,对系统储能裕量要求高;另一方面,暂态调节过程中存在功率超调现象,对电力设备不利.本文引入输出速度反馈调节系统阻尼,为改善系统暂态稳定性提供了方便的调节手段;其次,根据系统暂态功角特性,提出了参数自适应控制策略,缩短了调节时间,将频率偏差减小至允许范围内,改善了电网频率调节的暂态性能,同时抑制了功率超调.最后,对比实验结果表明本文控制策略优于现有的自适应控制策略.

摘要：现有控制策略难以在电网频率发生波动时实现并网虚拟同步发电机(VSG)的恒功率控制与惯量、阻尼支撑相互协调控制。针对此问题,提出一种VSG的PQ控制模式,使得并网状态下VSG能够实现稳态恒功率运行,同时在动态过程中可以为系统提供惯量支撑。对比分析VSG功率环模型与基于虚拟功率的锁相环模型,提出将功率环模型校正为有零点典型二阶系统,在保持同步机制的同时实现电网频率扰动下VSG的PQ控制模式。通过比例—积分(PI)环节与惯性环节的切换以及参数设计来实现恒定稳态有功功率控制与频率下垂控制之间的平滑切换;从输入和扰动响应这2方面对恒定有功功率控制与频率下垂控制模式进行对比分析。最后,对这2种模式的稳定运行与平滑切换进行了仿真和实验验证。结果表明:PQ控制模式的有功功率控制稳态性能明显优于频率下垂模式,动态性能则弱于频率下垂模式。

摘要：随着风电并网容量的不断提升,大量通过电力电子装置并网的风力发电机组使得现有电力系统的转动惯量缺失,造成系统频率稳定性下降等问题愈加严重。虚拟同步发电机技术可通过模拟传统同步发电机的运行特性,提高风机的并网等效惯量和阻尼系数及电网的风能渗透率。首先,论述了近年来虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的研究进展,探讨了风能最大功率点跟踪(MPPT)与频率支撑的协调控制,并揭示了实际转子与虚拟同步转子的能量平衡关系。然后,分析了系统参数设计及其对稳定性的影响,并以主流的全功率型风机和双馈型风机为例,介绍了具体控制方法及其未来在大规模风电场聚合等值研究中的应用前景。最后,总结了当前存在的关键技术问题及可行的解决思路。

摘要：为了解决目前虚拟同步发电机技术中没有成套的参数设计方案及其优化方法的问题,引入钟庆昌教授的Synchronverters技术,提出一套完整的虚拟同步发电机参数设计方法及其优化策略。针对不同参数对系统响应会有不同影响的现象,应用控制变量法,分别改变阻尼系数Dp、转动惯量J、电压下垂系数DQ和积分系数K的值进行仿真和实验。通过对虚拟同步发电机在离网状态和并网同步过程中动态响应的超调量和响应速度的判断和分析,分别对上述四种参数进行优化,揭示了时间常数τf和τv的物理意义。实验证明:所提出的设计方法和优化策略能快速而准确地选择出最合适的参数,具有较好的实用性。

摘要：虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)也存在类似于传统同步发电机的功率振荡特性,频率偏差前馈阻尼方法实现简单,能够有效抑制有功功率指令值或电网频率跳变情况下VSG的有功功率振荡,同时不会影响VSG原有的惯量特性。然而,现有研究在建立频率偏差前馈阻尼方法的有功功率环闭环传递函数模型时未考虑功率低通滤波的影响,系统阶数由3阶变为2阶,若仍采用现有的参数整定方法可能导致前馈系数设计不正确。为此,文中在考虑低通滤波的基础上建立了VSG的传递函数模型,基于零极点图识别了前馈系数变化时系统阻尼比不能在0到1之间自由调节的原因,同时给出了根据期望阻尼比和自然振荡频率选择前馈系数的方法,简化了参数设计过程。仿真结果验证了参数设计方法的正确性。

摘要：针对并网逆变器控制应用虚拟同步发电机技术导致系统输出的有功功率发生超调和振荡现象,结合模糊控制提出一种辅助惯性功率调节策略。根据有功闭环零极点分布图明确参数调节存在矛盾,在分析了惯性功率在动态过程中对角频率的影响后,设计出与角频率偏差和角频率变化率相关的辅助惯性功率调节策略,并将该策略与自适应参数调节策略进行比较,得出两种策略的对应关系;进一步设计出精细化的辅助惯性功率调节规律,利用所得规律设计模糊控制器调节动态过程中的惯性功率。基于模糊辅助惯性功率调节的虚拟同步发电机控制策略减小了系统输出功率的超调量和角频率最大偏差,同时减小了系统的调节时间。最后,在仿真模型中设置连续功率扰动工况对所提策略进行了验证。

摘要：虚拟同步发电机(VSG)是近年来并网逆变器控制策略研究中的热点.但关于其无功电压环节参数设计的研究目前并不多见。首先,以具有鲁棒特性的VSG为例,建立端电压设定值与其输出电压和无功功率之间的小信号模型。然后,利用增益对比分析实现无功电压环节和有功环节的解耦.得到了2阶形式的VSG无功电压环节数学模型,并借鉴IEEE和IEC推荐的同步发电机励磁系统参数设计依据,实现VSG无功电压环节参数的设计。最后,利用仿真和实验验证了所提方法的正确性与有效性。

摘要：虚拟同步发电机的参数众多,参数设计较为复杂,常规方法难以保证设计效果。针对该问题,采用控制变量的方法改变阻尼系数、转动惯量、下垂系数和积分系数值大小,在分析比较不同参数值下虚拟同步发电机的有功、无功动态响应效果的基础上,通过建立以系统动态响应稳定性能为目标的优化函数,提出了一种基于松鼠搜索算法的虚拟同步发电机参数优化设计方法。仿真结果表明,提出的参数优化设计方法能够更准确地选择出合理参数,有效提升了虚拟同步发电机的动态响应性能,具有较好实用性。