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孤岛模式下基于VSG的光储发电系统多机并联运行策略
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作者 张萍 李扬 《全球能源互联网》 北大核心 2025年第1期98-109,共12页
随着光伏发电装机容量的大幅增加,电力系统呈现“低惯性、低阻尼”特性,虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)技术可以提高系统稳定性和供电可靠性。针对孤岛模式下光储-VSG并联系统由于线路阻抗差异和负载投切等原因导... 随着光伏发电装机容量的大幅增加,电力系统呈现“低惯性、低阻尼”特性,虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)技术可以提高系统稳定性和供电可靠性。针对孤岛模式下光储-VSG并联系统由于线路阻抗差异和负载投切等原因导致的系统环流及功率分配不均问题,提出一种协同自适应控制策略。首先,通过系统无功功率偏差动态调整虚拟阻抗值,实现无功功率的精确分配,从而抑制系统稳态环流。其次,为提升系统动态特性和抑制负载投切过程中系统的振荡,建立双输入三输出径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络对系统关键参数进行优化。最后,建立3台光储-VSG并联模型,设定不同容量比进行仿真分析,验证了所提控制策略能更好地抑制系统环流,保证系统稳定运行。 展开更多
关键词 光储发电系统 虚拟同步发电机 动态虚拟阻抗 RBF神经网络 环流抑制
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面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法 被引量:1
2
作者 杨万里 涂春鸣 +1 位作者 肖凡 郭祺 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期52-65,I0005,共15页
电网故障期间保持虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)型变流器的暂态稳定性对系统安全稳定运行至关重要,频率稳定性是保持暂态稳定性的前提和基础,应优先考虑,而现有暂态稳定方法却极少关注。为此,该文提出一种面向频... 电网故障期间保持虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)型变流器的暂态稳定性对系统安全稳定运行至关重要,频率稳定性是保持暂态稳定性的前提和基础,应优先考虑,而现有暂态稳定方法却极少关注。为此,该文提出一种面向频率稳定性提升的VSG暂态稳定性增强方法,该方法可同时增强故障期间的暂态稳定性和频率稳定性。首先,全面分析2种故障类型下VSG的惯性和阻尼对暂态稳定性和频率稳定性的影响机理;然后,提出一种引入角频率偏差反馈的有功环控制,并基于小信号和大信号模型综合分析VSG的暂态响应;接着,给出一种考虑最优阻尼比的VSG参数设计方法;最后,通过实验验证理论分析和所提方法的正确性。 展开更多
关键词 虚拟同步机 暂态稳定性 频率稳定性 暂态响应 最优阻尼比 小信号模型 大信号模型
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考虑功率耦合的构网型多VSG系统频率振荡特性分析 被引量:1
3
作者 李威 马美玲 孙伟卿 《电力工程技术》 北大核心 2025年第2期44-54,共11页
虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的构网型变流器能为新能源并网提供一定的惯量和阻尼支撑。然而,VSG控制环节产生的功率耦合问题会引起系统频率振荡,严重时会威胁系统安全。针对多台VSG并网时的功率耦合交互对... 虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的构网型变流器能为新能源并网提供一定的惯量和阻尼支撑。然而,VSG控制环节产生的功率耦合问题会引起系统频率振荡,严重时会威胁系统安全。针对多台VSG并网时的功率耦合交互对频率振荡的影响机理不清晰的问题,文中提出一种考虑功率耦合的多VSG并网系统阻抗建模方法,并结合参数变化分析频率的振荡特性。首先,分析单VSG并网的功率耦合机理,并基于此建立多VSG并网系统的阻抗模型,揭示多VSG下输出角频率主要受自身功率、交互功率和电网角频率影响。其次,提出一种基于动态相对增益矩阵的方法,定量分析系统参数变化对VSG间交互影响的大小,得到高、低频段下多VSG系统参数变化对系统耦合交互的影响趋势。最后,在PSCAD中构建3台VSG并网系统模型,并通过时域仿真验证理论分析的准确性。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机(vsg) 构网型变流器 功率耦合 阻抗模型 频率振荡 动态相对增益矩阵
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基于网络受扰响应的VSG单机并网系统暂态功角稳定紧急控制
4
作者 郑超 孙华东 +1 位作者 张恒悦 杜毅 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期4967-4979,I0003,共14页
针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)大扰动功角稳定特性及稳定控制问题,该文基于计及过电流水平和最大内电势幅值双重约束的VSG模型,揭示不同短路比(short-circuit ratio,SCR)下VSG输出功率特性,以及网络中节点电... 针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)大扰动功角稳定特性及稳定控制问题,该文基于计及过电流水平和最大内电势幅值双重约束的VSG模型,揭示不同短路比(short-circuit ratio,SCR)下VSG输出功率特性,以及网络中节点电压幅值与相位、交流支路有功和无功响应的空间分布规律。在此基础上,面向不同SCR下网络电气量呈现出的差异化特征,建立可表征VSG暂态功角稳定性恶化态势的2类判据,并提出增强功角稳定性的紧急控制策略。最后,通过大扰动时域仿真验证该文机理分析与所提控制策略的正确性。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机 暂态稳定 功率特性 节点与支路响应 紧急控制
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基于快速延时信号相消滤波理论的改进VSG低电压穿越策略
5
作者 刘国帅 李希年 于慧皓 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第4期98-106,共9页
针对传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在电网电压不平衡及谐波畸变工况下的输出电流越限、畸变及功率波动等问题,提出一种基于快速延时信号相消滤波(fast delayed signal cancellation,FDSC)理论的VSG低电压穿越... 针对传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在电网电压不平衡及谐波畸变工况下的输出电流越限、畸变及功率波动等问题,提出一种基于快速延时信号相消滤波(fast delayed signal cancellation,FDSC)理论的VSG低电压穿越控制策略。首先,根据不平衡电网下VSG输出功率波动的原因,建立平衡电流和恒定有功、无功功率的统一表达式,引入调节系数实现功率/电流的协调控制;然后,提出采用FDSC进行正负序分离与谐波抑制,并通过改进无功-电压环、加入虚拟阻抗及优化功率参考指令,来抑制过电流和提供电压支撑。仿真结果表明该策略能在电网电压畸变不平衡工况下实现功率/电流的协调故障穿越,且正负序分离环节滤波延时小、并网电流质量高、电网电压跌落及故障切除瞬间动态特性好。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机 不平衡电网 谐波畸变 快速延时信号相消滤波 低电压穿越 协调控制
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考虑虚拟电阻局限的电网电压跌落VSG暂态稳定性提升 被引量:1
6
作者 李劲松 沈琦丰 +3 位作者 李国锋 吕敬 杨庆新 李永建 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3665-3679,共15页
虚拟电阻(virtual resistance,VR)方案能有效抑制虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网过程中的同步振荡(synchronous resonance,SR),但会恶化系统暂态稳定性能,尤其是在高压线路中较大的线路电感将使其恶化程度进一... 虚拟电阻(virtual resistance,VR)方案能有效抑制虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网过程中的同步振荡(synchronous resonance,SR),但会恶化系统暂态稳定性能,尤其是在高压线路中较大的线路电感将使其恶化程度进一步加剧。针对上述矛盾,首先基于功率流模型绘制功率-虚拟功角曲线,进而以最大功角过冲、总减速面积和最小初始功角定量描述VSG暂态稳定性。然后以增大最大功角过冲和总减速面积为目标,提出在电压跌落故障发生时通过减小等效有功指令和增大等效无功指令来提升系统暂态稳定性,并给出调节系数组合稳定域。最终在Matlab/Simulink平台中搭建仿真模型,结果表明,考虑VR和高压线路固有较大线路电感时,改进VSG控制策略可显著提升系统暂态稳定性能,应用良好。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机(vsg) 虚拟电阻(VR) 功角暂态稳定判据 同步振荡(SR) 视在功率
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基于RBF的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制 被引量:12
7
作者 张子星 赵晋斌 +2 位作者 曾志伟 毛玲 张永立 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期155-164,共10页
虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数,但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点,不能有效解决系统... 虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数,但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点,不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题,提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数,设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略,实现了参数之间的解耦,使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型,确定了参数的具体取值范围。最后,在仿真平台上搭建VSG系统,分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。 展开更多
关键词 虚拟同步机 虚拟惯量 动态阻尼补偿 RBF神经网络 自适应控制
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改进VSG和下垂控制双驱动的孤岛微电网稳定运行控制策略 被引量:4
8
作者 赵辉 王涛 +2 位作者 胡平 韩璟琳 刘洋 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期117-126,共10页
针对孤岛微电网频率和电压在传统控制方式下难以保持稳定的问题,提出一种改进虚拟同步发电机和下垂控制双驱动的稳定运行控制策略。首先,在传统下垂控制中引入耦合补偿和虚拟阻抗,提出一种改进下垂控制策略;将辅助惯性加入虚拟同步发电... 针对孤岛微电网频率和电压在传统控制方式下难以保持稳定的问题,提出一种改进虚拟同步发电机和下垂控制双驱动的稳定运行控制策略。首先,在传统下垂控制中引入耦合补偿和虚拟阻抗,提出一种改进下垂控制策略;将辅助惯性加入虚拟同步发电机调速单元中提供惯性响应,并结合有功功率频率环路附加功率提出一种改进虚拟同步发电机控制方法;然后,基于电压同步控制器和双环控制器提出两种改进控制方法优势互补的暂态稳定性综合控制策略;最后,通过仿真和实验分析结果验证了本文所提控制方法和切换策略在负荷大扰动情况下的有效性,为后续微电网稳定运行控制提供借鉴。 展开更多
关键词 暂态稳定性 虚拟阻抗 孤岛型微电网 下垂控制 虚拟同步发电机
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考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略 被引量:2
9
作者 杨欢红 严灵杰 +3 位作者 黄文焘 郑颖 赵峰 叶婧元 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期64-73,共10页
在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直... 在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。 展开更多
关键词 光储系统 虚拟同步发电机 直流侧电容电压 最大功率输出 分段控制
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考虑负荷变化的VSG并网模型预测有功补偿控制方法 被引量:2
10
作者 郝晓光 马瑞 +1 位作者 李剑锋 金飞 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期135-142,共8页
随着负荷类型复杂多变,传统虚拟同步发电机难以应对不确定性环境带来的诸多挑战。为此,本文提出一种模型预测控制方法来设计补偿环节,旨在优化负荷大幅度变化情况下虚拟同步发电机并网控制的鲁棒性。首先,根据虚拟同步发电机基本原理建... 随着负荷类型复杂多变,传统虚拟同步发电机难以应对不确定性环境带来的诸多挑战。为此,本文提出一种模型预测控制方法来设计补偿环节,旨在优化负荷大幅度变化情况下虚拟同步发电机并网控制的鲁棒性。首先,根据虚拟同步发电机基本原理建立系统离散形式的状态方程;其次,考虑负荷变化引起的并网点电压和频率波动,将多种输入绝对误差值的二次型形式作为模型预测控制的代价函数,并将其赋予权重,预测输出值补偿至有功功率输入环节中,进而减少负荷波动对中低压配电网的影响;最后,通过Matlab/Simulink平台验证该方法在单节点和IEEE33节点网络上具有可行性。实验结果表明,相比于传统控制方法,该方法具有很强的暂态鲁棒性,响应时间降低82%以上,同时有效改善了多组虚拟同步发电机产生的欠阻尼现象。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机 模型预测控制 构网控制 电网频率扰动 负荷变化 有功功率补偿
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基于VSG角频率误差负反馈的电压相位变化率孤岛检测方法
11
作者 罗瑞 高厚磊 +3 位作者 齐晓丽 陈鹤冲 杨帆 杨志淳 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期45-53,共9页
为了保障电网运行安全,分布式电源接入电网需要具备孤岛检测功能。传统过/欠频、过/欠压孤岛检测方法,应用于含虚拟同步发电控制逆变器和跟网逆变器的孤岛时,具有检测盲区较大的问题。为解决该问题,首先,推导了构网逆变器和跟网逆变器... 为了保障电网运行安全,分布式电源接入电网需要具备孤岛检测功能。传统过/欠频、过/欠压孤岛检测方法,应用于含虚拟同步发电控制逆变器和跟网逆变器的孤岛时,具有检测盲区较大的问题。为解决该问题,首先,推导了构网逆变器和跟网逆变器共同形成孤岛时电压幅值和频率的解析式,在此基础上验证了过/欠频、过/欠压方法无法准确检测出孤岛。然后,提出在dq坐标系中计算电压相位变化率的孤岛检测方法。并在VSG有功环加入角频率误差负反馈,以提高检测的准确性、灵敏性。最后,利用PSCAD搭建了构网逆变器和跟网逆变器构成孤岛的模型,仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 孤岛检测 vsg 角频率误差负反馈 并联逆变器 跟网逆变器
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计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算 被引量:1
12
作者 郑涛 马英 +1 位作者 陈云飞 孟令昆 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期162-170,共9页
虚拟同步发电机(VSG)控制策略的复杂性使其呈现丰富的暂态特征,明确VSG故障特性对构网型保护适应性分析与新原理研究意义重大。现有关于VSG故障特性的研究主要围绕对称短路和内电势恒定展开,并未涉及不对称短路场景且未计及内电势变化... 虚拟同步发电机(VSG)控制策略的复杂性使其呈现丰富的暂态特征,明确VSG故障特性对构网型保护适应性分析与新原理研究意义重大。现有关于VSG故障特性的研究主要围绕对称短路和内电势恒定展开,并未涉及不对称短路场景且未计及内电势变化对短路电流解析计算的影响。针对上述问题,提出一种计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算方法。首先,基于不对称短路时平衡电流和故障限流控制策略,分析不同无功功率参考值影响下VSG内电势的变化特征;其次,基于虚拟阻抗环建立短路电流和内电势之间的方程,明晰内电势变化对短路电流暂态特性的影响;然后,在分析无功功率-电压环动态特性的基础上,建立短路电流和内电势之间的微分方程,通过联立上述方程即可得到内电势和短路电流的解析表达式;最后,通过数字仿真和实时仿真验证了所推导的解析计算式的正确性。 展开更多
关键词 虚拟同步发电机 内电势 暂态电流 低电压穿越 无功功率支撑 平衡电流控制 不对称短路
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基于虚拟同步机的新能源制氢系统协调控制策略 被引量:2
13
作者 袁铁江 张江飞 滕越 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期163-174,I0013,共13页
针对传统控制策略下新能源制氢系统缺乏惯量响应特性,难以主动参与电网调节、系统频率稳定性差等问题,提出基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的新能源制氢系统协调控制策略。首先,在建立新能源制氢系统模型的基础上,... 针对传统控制策略下新能源制氢系统缺乏惯量响应特性,难以主动参与电网调节、系统频率稳定性差等问题,提出基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的新能源制氢系统协调控制策略。首先,在建立新能源制氢系统模型的基础上,考虑到通过变流器并网的制氢系统惯量缺失和电解槽低功率运行的安全约束,提出基于电解槽与蓄电池的VSG控制方案,建立系统网侧VSG控制模型;其次,为防止VSG过度响应导致系统平抑新能源波动能力下降,提出考虑系统状态的VSG自适应方法;然后,针对系统功率波动影响直流母线电压稳定的问题,设计各单元控制策略,并在电解槽单元加入附加响应控制环节以缓解直流母线电压波动;最后,为实现能量合理分配,针对系统不同运行模式,提出考虑各单元运行状态的能量管理策略。仿真结果表明:所提策略充分发挥了电解槽调节能力,系统具备惯量与一次调频响应特性,频率稳定性增强等。 展开更多
关键词 新能源制氢 虚拟同步机 协调控制 惯量响应 频率调节
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混合储能虚拟同步机频率优化调节研究 被引量:1
14
作者 邓鹏 杨沛豪 《电源学报》 北大核心 2025年第2期142-151,共10页
对蓄电池与超级电容组成的混合分布式储能虚拟同步机控制系统进行改进。提出混合储能功率分配原则,根据不同频率段设计分频滑动滤波方法,针对不同频率的功率波动,对虚拟转动惯量进行分段改进,实现蓄电池与超级电容协调配合。针对传统虚... 对蓄电池与超级电容组成的混合分布式储能虚拟同步机控制系统进行改进。提出混合储能功率分配原则,根据不同频率段设计分频滑动滤波方法,针对不同频率的功率波动,对虚拟转动惯量进行分段改进,实现蓄电池与超级电容协调配合。针对传统虚拟同步机无法抑制频率振荡的问题,对虚拟阻尼系数进行改进,采用自适应虚拟阻尼,提高控制系统在发生频率振荡时的调节能力。通过MATLAB对所提控制策略进行仿真验证,结果表明:对混合储能虚拟同步机进行分频控制,当负荷发生无规律波动时,超级电容及时响应高频功率波动,蓄电池平抑低频功率,可以实现蓄电池与超级电容协调配合。当面对突减、突增10 kW负荷时,采用自适应虚拟阻尼可以应对混合储能因为负载功率波动引起的有功出力频率振荡,频率超调量控制在0.06 Hz以内。所提控制策略面对功率突增、突减工况均可实现频率小偏差调节。 展开更多
关键词 混合分布式储能 虚拟同步机 分段虚拟惯量 自适应虚拟阻尼
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考虑阻尼影响的虚拟同步发电机暂态同步稳定性量化分析 被引量:1
15
作者 张静怡 田震 +3 位作者 李锡林 黄萌 曹侃 查晓明 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第7期13-24,共12页
随着新能源发电机组的大规模并网,电力系统面临严峻的暂态同步失稳风险。基于虚拟同步发电机(VSG)控制的构网型变流器通过模拟同步发电机组的动力学特性以实现与电网的同步,具有较好的频率和电压支撑能力。为精确量化虚拟惯量和阻尼对VS... 随着新能源发电机组的大规模并网,电力系统面临严峻的暂态同步失稳风险。基于虚拟同步发电机(VSG)控制的构网型变流器通过模拟同步发电机组的动力学特性以实现与电网的同步,具有较好的频率和电压支撑能力。为精确量化虚拟惯量和阻尼对VSG暂态同步稳定性的影响,文中提出一种基于迭代等面积法则的VSG暂态同步稳定性分析方法。基于能量守恒原理,通过设计迭代算法得到临界稳定条件下的变流器频率-功角分布函数,精确量化了VSG惯量和阻尼项做功对暂态过程中加减速面积的影响。通过比较不同控制器参数和电网参数下的暂态稳定域大小,量化了参数对暂态稳定边界的影响。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB硬件在环实验验证了所提稳定性分析方法的有效性和优越性。所提出的迭代等面积法则保守性较低,可实现对暂态稳定边界的精确快速计算。 展开更多
关键词 构网型变流器 虚拟同步发电机 暂态同步稳定性 惯量 阻尼 迭代等面积法则
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多虚拟同步发电机主导系统稳定性分析方法及提高措施综述 被引量:1
16
作者 胡秦然 巫绍辉 +5 位作者 韩汝帅 张旺 钱涛 全相军 侯凯 吴在军 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第12期11-30,共20页
电网中电力电子设备的占比不断增加,其转动惯量的缺失以及与电网复杂的交互作用导致电力系统,特别是几乎全电力电子化的微电网系统面临严峻的频率安全挑战。虚拟同步发电机(VSG)技术通过模拟传统同步发电机的外特性,为电网提供了有效的... 电网中电力电子设备的占比不断增加,其转动惯量的缺失以及与电网复杂的交互作用导致电力系统,特别是几乎全电力电子化的微电网系统面临严峻的频率安全挑战。虚拟同步发电机(VSG)技术通过模拟传统同步发电机的外特性,为电网提供了有效的虚拟惯性支撑,未来将出现多VSG协同支撑新型电力系统运行的场景。确保VSG技术引入后电力系统的稳定运行是该技术能否大规模应用的关键,故需要重点研究VSG技术的稳定性问题。文中首先综述了主配电网中的VSG稳定性研究进展,介绍了VSG技术原理,梳理了电流源型VSG和电压源型VSG的拓扑结构和特性。接着,针对VSG单机本体到多机协同,详细介绍了小信号稳定和暂态稳定的主流分析方法和稳定性提升措施。然后,聚焦于微电网应用中VSG技术的稳定性问题,从微电网初建阶段到常态化调度阶段,从设备层面到系统层面,全时序多层次分析了VSG技术在其中面临的稳定性难点。最后,给出了VSG技术稳定性研究后续发展的设想和建议。 展开更多
关键词 新型电力系统 虚拟同步发电机 小信号稳定性 暂态稳定性 微电网 黑启动 集群控制
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微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制 被引量:60
17
作者 温春雪 陈丹 +2 位作者 胡长斌 朴政国 周京华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期120-126,183,共8页
近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机(VSG)控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时... 近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机(VSG)控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时保证频率和功率的动态调节性能。针对该问题,对VSG离网工况下的输出频率和并网工况下的输出功率进行了自适应控制。首先,做出不同转动惯量和阻尼系数下的有功环根轨迹,并结合VSG转子机械方程分析转动惯量和阻尼系数对系统的影响,通过建立转动惯量和阻尼系数的自适应函数关系来对VSG实现自适应控制。最后在MATLAB/Simulink中搭建容量为20kVA的VSG自适应控制模型,并搭建了20kVA容量的VSG实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。 展开更多
关键词 微网(微电网) 虚拟同步发电机 自适应控制 转动惯量 阻尼系数
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独立微电网中基于自适应权重系数的VSG协调控制策略 被引量:25
18
作者 胡超 张兴 +3 位作者 石荣亮 刘芳 徐海珍 曹仁贤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期516-524,共9页
该文对以柴油发电机组(diesel generator set,DGS)为主源的独立微电网中带有储能单元的变流器控制策略进行研究。变流器采用虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制算法,有功功率指令值由频率控制模块和荷电状态(state of c... 该文对以柴油发电机组(diesel generator set,DGS)为主源的独立微电网中带有储能单元的变流器控制策略进行研究。变流器采用虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制算法,有功功率指令值由频率控制模块和荷电状态(state of charge,SOC)控制模块两部分组成,并引入自适应权重系数以协调上述两种控制的分配比例。当储能SOC越接近预设值时,增加频率控制占比,提高VSG对微网频率波动的抑制能力,反之当SOC越偏离预设值时则增加SOC控制占比,提高维持SOC的能力,避免储能装置过充或过放。通过建立小信号模型从稳定性和动态响应两方面确定了权重系数的取值范围,最后搭建100k W独立微电网平台,通过仿真和试验验证了提出策略的有效性。 展开更多
关键词 虚拟同步机 微电网 荷电状态 自适应权重系数
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基于定量设计虚拟阻抗的VSG低电压穿越策略 被引量:37
19
作者 刘航 王跃 +3 位作者 刘永慧 彭阳 李明烜 雷万钧 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期245-256,共12页
基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器能够为电网提供惯性、阻尼以及调频调压支撑,在电网电压跌落时却面临过流的风险。尽管有文献提出采用虚拟阻抗抑制过流,但是它们只考虑抑制过流的单一目... 基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器能够为电网提供惯性、阻尼以及调频调压支撑,在电网电压跌落时却面临过流的风险。尽管有文献提出采用虚拟阻抗抑制过流,但是它们只考虑抑制过流的单一目标。而根据国标要求,电网电压跌落时逆变器还需要输出一定无功电流,但已有文献中未见有同时综合考虑这两方面目标的虚拟阻抗设计方法。该文基于定量设计的虚拟阻抗提出了一套VSG实现低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的策略。该策略首先在电网电压跌落时冻结功率环,然后加入根据该文方法设计的虚拟阻抗,确保电压跌落期间的安全稳定运行。在电网电压恢复正常以后,恢复功率环控制并改变有功功率指令值,同时加入虚拟恢复电阻避免过流。随后虚拟恢复电阻逐渐衰减为0,系统恢复到正常模式。最后通过硬件在环实验证明了该文分析的虚拟阻抗设计值的正确性以及所提出的LVRT策略的可行性。 展开更多
关键词 并网逆变器 虚拟同步发电机 低电压穿越 虚拟阻抗 无功支撑 电流限制
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基于惯量支撑和一次调频需求的VSG储能单元配置方法 被引量:38
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作者 张波 张晓磊 +2 位作者 贾焦心 曾亚敏 颜湘武 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期202-209,共8页
分布式电源大量接入电网会引发电网惯量、阻尼缺失和系统稳定性下降问题,虚拟同步发电机(VSG)在分布式电源友好接入和提高电力系统稳定性等方面极具应用前景。作为虚拟惯量的物理基础,储能单元的配置直接影响着VSG的性能和成本。文中基... 分布式电源大量接入电网会引发电网惯量、阻尼缺失和系统稳定性下降问题,虚拟同步发电机(VSG)在分布式电源友好接入和提高电力系统稳定性等方面极具应用前景。作为虚拟惯量的物理基础,储能单元的配置直接影响着VSG的性能和成本。文中基于VSG的惯量支撑、一次调频两大基本功能,建立了响应电网频率波动的储能单元出力模型,提出了一种以元件参数和控制参数为基础的储能单元配置方法。然后,计及下垂系数、阻尼系数和惯性常数,研究了储能单元出力的暂态特性及其调节机制,并分析了储能单元功率、容量需求受控制参数影响的机理,明确了影响程度最大的控制参数。最后,借助仿真和实验证明了所提方法的正确性。 展开更多
关键词 分布式发电 虚拟同步发电机 储能单元 容量配置 惯量支撑 一次调频
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