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随着新能源发电接入电网容量的增大,具有惯性和阻尼的传统同步发电机在电网中所占的比例越来越小,从而导致整个电网呈现出低阻尼特性,应对负荷波动和频率变化的能力愈发不足。因此改进并网逆变器的控制策略迫在眉睫,而新型虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制技术正是解决这一问题出现的。VSG控制策略不仅使逆变器具有同步发电机的阻尼和惯性,而且能让其像同步发电机一样参与电网调频调压。所以对虚拟同步发电机的关键技术进行研究具有重要的意义。
建立三相桥式逆变器的数学模型,通过学习传统同步发电机的模型,建立VSG电气和机械数学模型。分析传统同步发电机对电网的调压调频功能,设计出VSG的控制环节。仿真验证虚拟同步发电机控制技术的正确性。
提出一种改进的转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法。分析转动惯量J和阻尼系数D对VSG输出有功功率以及频率的影响。通过分析同步发电机的功角曲线和角频率振荡曲线,确定转动惯量和阻尼系数与频率变化率d?/dt和频率增量??之间的关系。设计出改进虚拟转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,通过仿真验证所提控制策略的正确性和优越性。
提出一种静止坐标系下基于电压补偿的平衡电流控制策略。分析当电网电压三相不平衡时VSG的输出特性。为使虚拟同步发电机输出三相电流平衡,提出基于静止坐标下的电流正负序分离控制策略。通过对正序电压进行补偿来减小负序电压的控制方法,达到抑制虚拟同步发电机功率二倍频振荡的目的。仿真验证所提控制策略对并网电流的平衡作用,以及对功率二倍频的抑制作用。
提出一种虚拟同步发电机差异化LVRT控制策略。给出VSG低电压穿越的技术要求,分析电网发生短路故障时对虚拟同步发电机的影响。为使并网逆变器在电网故障时符合低电压穿越要求,对故障电流进行差异化控制,当冲击电流较小时采用虚拟电阻控制方法,当冲击电流较大时采用基于准PR控制的直接电流控制方法。仿真验证所提控制策略的正确性。
建立三相桥式逆变器的数学模型,通过学习传统同步发电机的模型,建立VSG电气和机械数学模型。分析传统同步发电机对电网的调压调频功能,设计出VSG的控制环节。仿真验证虚拟同步发电机控制技术的正确性。
提出一种改进的转动惯量和阻尼系数协同自适应控制方法。分析转动惯量J和阻尼系数D对VSG输出有功功率以及频率的影响。通过分析同步发电机的功角曲线和角频率振荡曲线,确定转动惯量和阻尼系数与频率变化率d?/dt和频率增量??之间的关系。设计出改进虚拟转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,通过仿真验证所提控制策略的正确性和优越性。
提出一种静止坐标系下基于电压补偿的平衡电流控制策略。分析当电网电压三相不平衡时VSG的输出特性。为使虚拟同步发电机输出三相电流平衡,提出基于静止坐标下的电流正负序分离控制策略。通过对正序电压进行补偿来减小负序电压的控制方法,达到抑制虚拟同步发电机功率二倍频振荡的目的。仿真验证所提控制策略对并网电流的平衡作用,以及对功率二倍频的抑制作用。
提出一种虚拟同步发电机差异化LVRT控制策略。给出VSG低电压穿越的技术要求,分析电网发生短路故障时对虚拟同步发电机的影响。为使并网逆变器在电网故障时符合低电压穿越要求,对故障电流进行差异化控制,当冲击电流较小时采用虚拟电阻控制方法,当冲击电流较大时采用基于准PR控制的直接电流控制方法。仿真验证所提控制策略的正确性。