作者:吴鸣; 宋振浩; 吕振宇; 熊雄; 吕志鹏; 孙丽敬 期刊:《中国电机工程学报》 2020年第03期
为解决传统微电网调频策略过于依赖微电网中央控制器,响应速度慢,可靠性及经济性差等问题,该文在虚拟同步机控制技术及其调频特性的基础上,提出一种综合考虑电源虚拟同步机发电成本及负荷虚拟同步机用电收益的虚拟同步化微电网二次调频策略。该策略以微电网二次调频的综合效益为目标,通过源、荷、储虚拟同步机相邻控制器间的稀疏通信,采用分布式计算,得到虚拟同步变换器的有功参数最优参考值,从而实现了计及综合运行成本的频率最优...
作者:陈李枚; 付鑫雨; 王泽坤 期刊:《信息周刊》 2018年第29期
当电力系统中接入大量的电力电子变换器时,往往会带来低惯量、欠阻尼等问题,而虚拟同步机技术的应用能够有效地解决这些问题。在此情况下,本文首先对虚拟同步机的概念进行了简要阐述,然后进一步分析了虚拟同步机的原理,最后介绍了虚拟同步机技术在新能源并网、柔性直流输电等领域的应用情况。通过研究发现,虚拟同步机技术的应用能够进一步优化电力系统的运行方式,同时让新能源并网设备的即插即用得以实现。
作者:张宸宇; 缪惠宇; 史明明; 梅飞; 袁晓冬; 郑建勇 期刊:《电测与仪表》 2019年第19期
将虚拟同步机控制策略应用至背靠背变换器系统中,提出一种直流母线电压平衡的控制策略,在模拟同步电机外部特性的同时,实现功率双向流动。通过仿真表明,与dq旋转坐标系下的传统控制策略相比,虚拟同步机控制功率切换更为平滑,谐波含量更低。在对背靠背系统进行建模分析的基础上,根据三种不同的性能指标分析两种控制策略的优劣。在此基础上将背靠背系统作为能量平衡系统,平衡两个电网之间的功率负载分配。在没有锁相环和dq解耦模块的...
作者:霍现旭; 李秉昀; 陈培育; 徐科; 杨秦敏; 汪可友 期刊:《信息与控制》 2019年第05期
近年来,可再生能源的电网渗透率逐年提升,电网对可再生能源参与一次、二次调频的需求也愈加紧迫,虚拟同步机技术(VSG)应运而生. VSG能够赋予新能源机组主动参与电网调频的能力,然而当VSG应用于双馈感应风力发电机(DFIG)时,存在动态过程中转子电流超出转子侧变流器(RSC)容量的风险.本文提出一种应用于DFIG的保性能虚拟同步控制器,通过使用误差映射函数将输出受限的系统转化为等价的不受限系统,并使用李亚普诺夫方法设计保性能控制器...
作者:洪灏灏; 顾伟; 黄强; 陈亮; 袁晓冬; 王建华 期刊:《中国电机工程学报》 2019年第21期
微电网中分布式电源大多缺乏必要的惯量导致系统频率稳定性较差,因此采用虚拟同步机技术(virtual synchronousgenerator,VSG)来模拟同步电机特性以提供惯量支撑,但同时又引入了有功功率振荡等问题,特别当多VSG并联运行时这一问题更加严峻。该文提出一种基于分布式通信架构的互阻尼控制策略,通过相邻VSG间的互阻尼控制,使得扰动下系统内VSG时刻趋于相同的输出频率,改善了VSG的动态特性,从而有效地抑制了功率振荡。另外,该文通过构造...
作者:李季; 楚冰清; 余健明 期刊:《信息技术》 2019年第11期
针对多台虚拟同步发电机(VSG)并联运行的微电网系统易受负荷波动影响而产生的频率越限问题,提出一种基于VSG的频率二次控制策略。首先,分析VSG的控制原理,并指出一次调频的不足;其次,通过将频率偏差引入PI控制器中,实现微电网在不需要通讯的条件下的二次频率控制。同时实现了各并联VSG调频功率的均匀分配,并利用小信号模型分析PI参数对系统稳定性的影响。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了所提二次调频控制的有效性。
作者:吴鸣; 吕志鹏; 秦岭; 宋振浩; 孙丽敬; 赵婷; 许骥; 高娟 期刊:《电网技术》 2019年第10期
虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)不仅能够主动参与电网的功率调节,还可以增加电力系统等效惯性和阻尼,从而改善电力系统稳定性。着重研究了变电网运行条件下VSG的鲁棒控制参数的设计问题。首先,分析了LC型VSG简化为L型的截止频率约束条件,并在此基础上建立了VSG的小信号模型,得出功率环解耦需要满足的相角裕度约束条件;然后,遍历所有电网工况下满足截止频率和相角裕度约束的控制参数(J,Dp)和(K,Dq)选择范围,以...
作者:张宸宇; 杨赟; 袁晓冬; 郑建勇 期刊:《电力工程技术》 2018年第05期
下垂控制使电力电子接口具有同步发电机的一些外特性,如实现下垂曲线等,却不能为电网提供阻尼和惯性。为了模拟同步发电机的阻尼和惯性环节,本文通过分析如何从下垂控制演化为虚拟同步机控制,建立包括阻尼和惯性环节的类似同步发电机机械方程的模型,让电力电子变换器具有同步发电机的阻尼和惯性特性。仿真和实验验证了方法的可行性和正确性。
作者:叶新; 杨欢; 董宁波; 韩俊飞 期刊:《能源工程》 2019年第04期
虚拟同步机能够模拟传统同步发电机的机电暂态特性,是解决电网在分布式电源高渗透率下系统惯量和阻尼缺失问题的有效途径。由于储能单元是实现虚拟同步机惯量与阻尼特性的重要物理基础,故重点分析了储能单元物理特性对系统控制参数边界的影响,以铅酸蓄电池为例得到了蓄电池荷电状态、功率、功率变化率等充放电特性约束下的控制参数运行边界,为系统参数整定提供了分析依据。最后通过Matlab/Simulink仿真实例分析,验证了所提方案的正...
作者:缪惠宇; 梅飞; 张宸宇; 杨赟; 郑建勇 期刊:《电工技术学报》 2019年第17期
随着电力电子装置渗透率的升高,电力系统旋转备用容量和转动惯量大大降低,采用虚拟同步机(VSM)技术能够改善系统稳定性。但目前VSM技术主要针对理想电网下的运行模式,当出现三相不平衡情况时系统无法正常运行。该文在VISMA模型的基础上,搭建虚拟同步整流负荷模型,针对电网不平衡进行功率分析,实现正负序解耦,通过复数滤波器检测正负序分量。通过改变模型中电气部分的虚拟阻抗,并自适应调节无功控制模块,保证直流侧负载电压稳定。搭...
作者:霍现旭; 黄鑫; 汪可友; 严晶晶; 徐科; 姚程; 陈培育 期刊:《现代电力》 2019年第01期
大量电力电子设备接入下的微电网,由于缺少必要的惯性储备,将加剧系统因故障扰动、孤网运行等带来的频率不稳定问题。为解决该问题,可模拟传统同步机的运行特性,在逆变器控制中加入惯性和阻尼环节。根据上述思想,本文基于传统同步机摇摆方程,建立了虚拟同步机控制模型,分析了该控制策略下系统的动态特性,重点研究了不同阻尼系数下的虚拟同步控制器对系统频率稳定性的影响,并根据控制需求,提出了变阻尼系数控制的方法。通过Simulink...
作者:刘中原; 王维庆; 王海云; 袁成玉; 王亮; 李永钦; 丁文彬 期刊:《电力建设》 2019年第02期
针对传统换流器控制策略下柔性直流(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)输电系统难以有效参与交流系统频率的动态调节以及交直流系统间功率传输不平衡等问题,在对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)运行机制特性进行研究的基础上,提出了一种基于VSG技术的VSC-HVDC输电系统受端换流器控制策略。首先,基于VSC-HVDC输电系统拓扑模型,分析了换流站虚拟同步化的可行性;其次,将具有有功模糊PI下垂控制的VSG...
作者:孙丽敬; 吴鸣; 杨景熙; 李蕊; 张海; 吕志鹏 期刊:《北京交通大学学报》 2018年第02期
电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微 电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治 理,提出了-种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法 .根据本文提出的方法,光伏发电和电 池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳 定性 .设计并搭建了额定功率为 120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了...
作者:闵亮; 王小红; 牟晓春; 黄磊 期刊:《电测与仪表》 2019年第01期
大容量电池储能的应用能够平抑分布式电源输出功率的波动,提高大规模电网对于分布式电源的消纳性。依据传统同步发电机的旋转惯量、阻尼等特性,提出将“虚拟同步发电机”控制技术运用到储能变流器的控制中,实现系统的调压调频和功率控制。对此,设计了储能系统的运行控制策略,在平抑风光发电输出功率的同时,实现系统在并网、孤岛、再并网运行时的电压、频率控制,最后通过Simulink仿真验证了此控制策略的可行性。
作者:许恩泽; 刘刚; 孙健; 胡四全 期刊:《电力电子技术》 2018年第07期
虚拟同步机(VSG)技术是通过模拟同步发电机运行机理、有功调频及无功调压等特性,使电力电子变流器具有同步机组的运行外特性,在清洁能源并网对电网稳定性及自身适应性起到有益作用。基于此,在分析分散式与集中式VSG优缺点基础上,针对VSG算法、储能变流器多机并联谐振抑制、电池组荷电状态(SOC)均衡控制等关键技术进行研究,研制了一套5 MW集中式储能变流器系统,相关功能通过仿真及试验验证。
作者:康晴; 罗奕; 卢新佳; 高鹏 期刊:《电力系统保护与控制》 2019年第02期
微电网中分布式电源(Distributed Generators,DG)变流器的控制策略不同,可能导致不同的故障特征,进而影响保护的配置。为此,对DG变流器的下垂控制策略和虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略的特性进行比较分析。并针对一种简化的微电网等效模型,用Matlab/Simulink分别对各种条件下的故障特性进行仿真研究。对仿真结果进行比较表明,DG采取不同的控制策略时,微电网故障时在短路电流幅值变化、暂态过电压持续时间...
作者:李朝锋; 卢晓光; 李凤格; 刘伟鹏 期刊:《机械与电子》 2017年第09期
为提高电网频率稳定性,扩大风电接入电网比例,开发了风机虚拟同步机功能。首先,分析风机储能特点,为风机VSG功能提供了理论支撑;其次,分析电网对风机调频的要求,为风机VSG功能开发提供了实施方案;然后,设计风机VSG控制算法,并分析了算法性能;最后,通过现场试验证明算法的有效性。试验结果表明,VSG功能可以满足电网的作用。
作者:张伟; 曹良; 崔健; 吕志鹏 期刊:《供用电》 2018年第12期
虚拟同步机技术作为解决电力电子装备缺乏“惯量”问题的先进控制技术,已被广泛应用于并网逆变器的控制中.但虚拟同步机技术存在一些问题,如参数变化引起的振荡问题以及负荷突变引起的电压、功率等不稳定的问题.通过虚拟同步机的小信号模型分析了参数变化对虚拟同步机动态响应性能的影响;其次,利用模糊控制算法设计了具有参数自适应能力的虚拟同步机控制策略,并通过将扩张状态观测器引入虚拟同步机技术以解决电压、功率的不稳定问...
作者:刘国宇; 蔺圣杰; 吴鸣; 孙丽敬; 赵婷; 李彬彬 期刊:《供用电》 2019年第04期
针对虚拟同步机技术在不同应用对象的典型分类及其技术原理,首先梳理了国内外虚拟同步机技术发展现状;其次按照其应用场景梳理了国内应用工程,并归纳了工程的特点,分析了工程应用方案;最后对虚拟同步机技术发展应用进行了建议和展望。
作者:牟晓春; 王佳佳; 孙守鑫; 张超; 吴雪瑞 期刊:《电气自动化》 2018年第06期
大容量电池储能在微电网系统中启动了平抑功率波动,孤岛时提供电压和频率参考的作用,成为微电网必备的组网元件。为此,研究储能系统在微电网中的运行控制方法,并与风电系统配合在消纳功率的同时,实现储能的充放电运行。依据传统同步发电机具有惯性、阻尼等特性,提出将虚拟同步机控制技术运用到储能设备变流器上,实现系统的调压调频。采用仿真软件,搭建基于虚拟同步发电机的风储一体发电系统的仿真模型,验证了控制策略的可行性。