计及多区域直驱风场经VSG控制的MMC送出系统小信号稳定性分析

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作者 朱煜昆 贾轩 +4 位作者 潘霄汉 朱益华 涂亮 常东旭 王谱宇 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第5期11-23,共13页

大规模直驱风场并网系统一般由永磁同步发电机(permanent magnet synchronization generator,PMSG)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)构成,两者连接后的相互作用机理较为复杂。同时直驱风机的全功率变流器和MMC... 大规模直驱风场并网系统一般由永磁同步发电机(permanent magnet synchronization generator,PMSG)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)构成,两者连接后的相互作用机理较为复杂。同时直驱风机的全功率变流器和MMC的常规矢量控制策略会使系统呈现出低惯量和低阻尼的特性,难以保证直驱风场经MMC送出系统的频率和电压稳定。针对此问题,建立了计及多区域直驱风场经虚拟同步发电机(virtualsynchronous generator,VSG)控制的MMC送出系统的小信号模型,对比了电磁暂态模型和小信号模型的动态响应,验证了小信号模型的正确性。当直驱风场的输出功率增加时,系统存在失稳的风险,采用参与因子法分析电压外环控制器和环流抑制控制器参数对并网系统稳定性的影响。基于根轨迹法得到参数的可行域,并对这些参数进行优化,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了参数优化的有效性,为参数选取提供了理论依据。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 风电场 永磁同步发电机 虚拟同步发电机控制 小信号模型 特征根轨迹分析

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构网型直驱风机的主动频率支撑控制策略 被引量：1

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作者 刘尊祝 程志江 +1 位作者 王维庆 宋贝多 《电力工程技术》 北大核心 2025年第2期23-33,共11页

高比例风力发电使用大量的电力电子装置接入电网,不具备传统同步发电机的惯性响应特性,因此在外界扰动时难以维持系统频率的稳定性。构网型直驱风机采用虚拟同步控制方式运行,在扰动时不受锁相环的影响,能够给系统提供频率支撑。针对虚... 高比例风力发电使用大量的电力电子装置接入电网,不具备传统同步发电机的惯性响应特性,因此在外界扰动时难以维持系统频率的稳定性。构网型直驱风机采用虚拟同步控制方式运行,在扰动时不受锁相环的影响,能够给系统提供频率支撑。针对虚拟同步控制下,构网型直驱风机在受到外部扰动时出现的频率和功率波动较大的问题,文中提出一种基于惯量和阻尼自适应的主动频率支撑控制策略。首先,建立风机系统的数学模型和小信号模型;其次,利用特征根轨迹分析,探讨网侧控制环节中关键参数对系统频率响应特性的影响,进而提出参数自适应调节的频率支撑控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证小信号建模的准确性和所提控制策略的有效性。仿真结果证明,所设计的控制策略能够有效降低系统在扰动下的频率和功率波动幅度。 展开更多

关键词 风力发电系统 构网型直驱风机 虚拟同步控制 小信号模型 特征根轨迹分析 自适应惯量 主动频率支撑策略

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基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略 被引量：4

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作者 苗长新 赵文鹏 +3 位作者 刘家明 祝宇航 牛作虎 李彪 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期24-35,共12页

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题,提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先,建立VSG并联系统有功环小信号模型,分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理... 针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题,提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先,建立VSG并联系统有功环小信号模型,分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理。然后,基于微分超前校正思想并结合VSG有功环控制结构,将有功功率反馈至频率偏差之上,从而增大系统阻尼程度并抑制VSG并联系统有功暂态振荡。接下来,建立改进型VSG并联系统状态空间模型,通过根轨迹分析系统动态响应性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案能够有效抑制VSG并联系统有功暂态振荡,并且不影响其稳态有功特性。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 有功振荡 超前校正 状态空间模型 根轨迹分析

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基于虚拟惯量控制的新型电力系统功率差前馈振荡抑制方法 被引量：7

4

作者 王雪 刘林 +4 位作者 卓庆东 张海鹏 杨苓 许方园 曹雨晨 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第4期68-76,共9页

为了解决新型电力系统的低惯量、弱阻尼问题,虚拟同步发电机技术备受关注。但虚拟同步发电机在为系统提供惯量和阻尼的同时,也使得系统在受扰动影响时产生有功振荡问题,并且容易产生稳态误差。为此,提出基于虚拟惯量控制的新型电力系统... 为了解决新型电力系统的低惯量、弱阻尼问题,虚拟同步发电机技术备受关注。但虚拟同步发电机在为系统提供惯量和阻尼的同时,也使得系统在受扰动影响时产生有功振荡问题,并且容易产生稳态误差。为此,提出基于虚拟惯量控制的新型电力系统功率差额前馈振荡抑制方法,优化虚拟同步发电机控制,有效地减小了系统在扰动下产生的有功功率和频率冲击,改善了系统的动态稳定性。同时,分别建立常规控制、普通微分前馈控制和功率差前馈控制等控制策略的有功闭环小信号模型,并给出相关参数设计方法。仿真验证表明,所提策略对解决动态振荡、稳态误差问题的有效性与优越性。 展开更多

关键词 新型电力系统 有功振荡 频率超调 根轨迹分析 参数整定

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基于下垂曲线截距调整的直流微电网自适应虚拟惯性控制 被引量：21

5

作者 王慧 赵书强 +2 位作者 孟建辉 王琛 田艳军 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2021年第24期97-105,共9页

为了改善直流微电网的电压稳定性和动态性能,降低控制系统的复杂性,提出一种基于下垂曲线截距调整的直流微电网自适应虚拟惯性控制(AVIC)方法。在反正切函数中嵌套幂函数,根据电压和电压变化率的动态变化调整下垂曲线的截距,以控制换流... 为了改善直流微电网的电压稳定性和动态性能,降低控制系统的复杂性,提出一种基于下垂曲线截距调整的直流微电网自适应虚拟惯性控制(AVIC)方法。在反正切函数中嵌套幂函数,根据电压和电压变化率的动态变化调整下垂曲线的截距,以控制换流器快速释放或吸收功率,从而为直流微网提供惯性支持。建立含AVIC的四端直流微电网小信号模型,并通过根轨迹分析揭示主要控制参数对系统稳定性的影响规律。最后,通过硬件在环仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 直流微电网 自适应虚拟惯性控制 小信号模型 根轨迹分析

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SMES装置用电压源型变流器双闭环功率控制系统设计 被引量：17

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作者 辛征 魏莉 施啸寒 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期168-173,193,共7页

基于PI控制器的双闭环功率控制系统简单可靠,但存在理论参数控制效果不理想、参数进一步调整缺乏系统方法的问题。针对该问题,以超导磁储能(SMES)装置中较常采用的电压源型变流器(VSC)为对象,研究其双闭环功率控制系统中PI参数的设置方... 基于PI控制器的双闭环功率控制系统简单可靠,但存在理论参数控制效果不理想、参数进一步调整缺乏系统方法的问题。针对该问题,以超导磁储能(SMES)装置中较常采用的电压源型变流器(VSC)为对象,研究其双闭环功率控制系统中PI参数的设置方法。首先给出SMES系统中VSC数学模型及控制系统结构,并基于二阶最佳整定思想推导各环PI控制器理论参数的计算式;然后以传递函数及根轨迹为工具,分析各环PI控制器参数变化对各环动态特性的影响规律,并据此总结参数调整步骤;最后通过仿真算例验证理论分析的合理性和参数调整步骤的有效性。 展开更多

关键词 超导磁储能 电压源型变流器 双闭环 功率控制 PI参数调整 根轨迹分析

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基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略 被引量：11

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作者 江世明 唐杰 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期144-154,共11页

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策... 针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 有功功率振荡 暂态阻尼 根轨迹分析 状态反馈

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引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略 被引量：24

8

作者 兰征 龙阳 +3 位作者 曾进辉 吕志鹏 何东 侯长茂 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1421-1429,共9页

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)增加并网系统惯性的同时,也带来了电网扰动下的有功振荡问题,为此,提出引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略与系统模型降阶方法。建立了系统闭环有功小信号模型,采用根轨迹法分析了暂... 虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)增加并网系统惯性的同时,也带来了电网扰动下的有功振荡问题,为此,提出引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略与系统模型降阶方法。建立了系统闭环有功小信号模型,采用根轨迹法分析了暂态电磁功率补偿对VSG功率稳定性的影响,并对比了暂态阻尼策略;进一步,通过去除小信号模型中对系统稳定性影响极小的项,降阶得到系统等效二阶模型,根据二阶模型给出了系统参数的定量设计准则。所提引入暂态电磁功率补偿策略在增加系统暂态等效阻尼的同时,不影响一次调频特性,也不会造成输出有功较大超调。仿真验证和理论分析结果一致,证明了系统控制策略和模型降价方法的有效性及正确性。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 有功振荡 暂态电磁功率补偿 根轨迹分析 小信号模型降阶

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基于暂态电磁功率补偿的VSG并联系统有功振荡抑制策略 被引量：14

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作者 兰征 刘祖潭 +3 位作者 何东 曾进辉 余雪萍 龙阳 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期23-30,共8页

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)提高惯量与阻尼的同时也带来了有功振荡问题,特别是在多台VSG并联运行的系统中。首先建立VSG并联系统有功控制环节的小信号模型,再通过根轨迹分析阻尼、惯量和阻抗参数对系统稳定性... 虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)提高惯量与阻尼的同时也带来了有功振荡问题,特别是在多台VSG并联运行的系统中。首先建立VSG并联系统有功控制环节的小信号模型,再通过根轨迹分析阻尼、惯量和阻抗参数对系统稳定性的影响。进一步,提出一种基于暂态电磁功率补偿的改进VSG控制策略,利用一阶滞后环节构造暂态电磁功率,从而增加系统暂态下的等效阻尼,实现微电网内VSG并联运行时的有功振荡抑制。该策略不会引起稳态偏差,还可以减小动态过程的调节时间和冲击功率。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 小信号模型 根轨迹分析 有功振荡 暂态电磁功率补偿

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软质管线收卷机构PID控制研究 被引量：3

10

作者 皮嘉立 张世富 谢昌华 《兵器装备工程学报》 CAS 2016年第5期98-103,共6页

为使软质管线收卷机构在受到负载力矩扰动的情况下收卷机构的控制系统拥有良好的瞬态与稳态性能,采用PID控制器对控制系统进行调整。用传递函数的方法建立控制系统的模型并采用根轨迹法对PID控制器参数进行分析优化。同时用Simulink建... 为使软质管线收卷机构在受到负载力矩扰动的情况下收卷机构的控制系统拥有良好的瞬态与稳态性能,采用PID控制器对控制系统进行调整。用传递函数的方法建立控制系统的模型并采用根轨迹法对PID控制器参数进行分析优化。同时用Simulink建模的方法建立控制系统的模型并采用正交试验法则对PID控制器参数进行优化;计算结果表明:传递函数建模根轨迹法分析的优化结果与Simulink建模正交试验法分析的优化结果比较吻合,传递函数模型与Simulink模型得到相互印证。根轨迹分析法的结果为正交试验法的分析提供了初始的水平数取值范围。正交试验法的分析结果为进一步试验分析指明了方向。两种优化方法的综合运用使PID控制器参数的优化效果得到提高。 展开更多

关键词 根轨迹分析 PID控制器参数 SIMULINK仿真 正交试验法

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基于虚拟同步发电机的孤岛微电网频率恢复控制 被引量：1

11

作者 杨祯 苏宏升 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第6期614-622,共9页

针对传统的虚拟同步发电机控制仅能实现频率一次调节,导致在负荷波动时频率存在偏差的问题,提出一种改进的虚拟同步发电机控制策略;通过一个积分环节代替传统功频控制器中的下垂系数模块,在内环电压电流控制中,采用跟踪性能更好的准比... 针对传统的虚拟同步发电机控制仅能实现频率一次调节,导致在负荷波动时频率存在偏差的问题,提出一种改进的虚拟同步发电机控制策略;通过一个积分环节代替传统功频控制器中的下垂系数模块,在内环电压电流控制中,采用跟踪性能更好的准比例谐振控制器,实现微电网频率的无差控制;建立改进控制策略后的降阶小信号模型,并通过根轨迹法分析主要控制参数对系统稳定性的影响;采用MATLAB Simulink软件进行仿真验证。结果表明,与传统下垂控制和传统虚拟同步发电机控制策略相比,改进后的控制策略频率偏差更小,动态响应更快。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 频率偏差 积分环节 根轨迹分析

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