基于Hamilton系统方法的虚拟同步发电机建模及控制研究
发布时间：2021-06-20 11:30
可再生能源具有污染小、储量丰富以及可循环再生等优点,因此传统输电网和配电网开始逐渐引入可再生能源。但是可再生能源发电系统往往需要通过电力电子设备接入大电网,其响应速度很快但无法向电网提供惯性和阻尼,会对系统运行的稳定性产生较大影响。为了应对新能源的高渗透率带来的稳定问题,提升系统的惯量和阻尼具有很重要的研究意义。虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术仿照传统同步发电机端口特性,控制功率电子器件使新能源系统的输出呈现同步发电机特性,同时向电力系统提供虚拟惯量和阻尼;广义Hamilton系统方法常用于研究非线性控制问题,可通过Hamilton理论方法完成系统控制器的设计。因此,本文将VSG技术与Hamilton理论方法结合,对VSG的自适应控制策略和多机控制策略进行研究,主要研究成果如下:（1）较为详细地分析了同步发电机的工作原理,并结合Hamilton系统方法,综合考虑励磁系统数学模型和汽门开度模型,建立了四阶VSG数学模型,为下文研究自适应控制策略和多机运行策略奠定基础。（2）为了充分发挥VSG参数可调节的优势以及逆变器的控制系统的灵活...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于虚拟同步发电机的网发电系统
图 2-2 虚拟同步发电机原理结构图在图 2-2 中，Udc为理想的等效直流电压源，在实际系统中可以等效为大伏电站或者风力发电厂等，由于本章研究重点为后级逆变器的 VSG 控制技忽略储能设备与新能源出力之间的前级内部控制而等效为输出恒定不变的直流电压源作为虚拟原动机向整个系统提供能量。实际电站中的多组变流器为一组 IGBT 开关管，Lf与 Cf是滤波电感与电容，构成所必须的滤波电路逆变器出口的输出电压，u0和 i0分别是并网点电压和流入大电网的电流，经滤波电感的滤波电流。现有的大部分虚拟同步发电机模型是基于二阶同步发电机数学模型构建模型并未考虑励磁系统的变化特性；而在实用电力系统动态分析中，同步发三阶模型相对简单，同时也考虑了励磁特性，因而得到较为广泛的应用。有结果指出相比于单纯考虑励磁系统，同时考虑汽轮发电机组的汽门开度和励统的控制器可以更好的协调汽门开度和励磁系统之间的协调性[58]，并且在系出现内、外扰动和白噪声时也能表现出完全的系统自适应性和鲁棒性。因文根据含一阶静止励磁系统和汽门开度协调控制的同步发电机四阶模型来
华北电力大学硕士学位论文 0qq'0d0dd''0qquxiuExi基于 Hamilton 系统方法的虚拟同步发电机模型建立完成。仿真分析节通过 Matlab/Simulink 仿真平台搭建如图 2-4 的单机无穷大系统，效性和准确性。其中含变流器的发电系统用理想直流源代替，系统50Hz。仿照传统同步发电机取 VSG 控制器的具体参数见表 2-1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应Terminal滑模控制方法的VSG控制[J]. 严彬彬,王宝华. 电力自动化设备. 2018(10)
[2]基于自适应虚拟阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略[J]. 屈子森,蔡云旖,杨欢,董宁波,赵荣祥,韩俊飞. 电力系统自动化. 2018(17)
[3]虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用与展望[J]. 柴建云,赵杨阳,孙旭东,耿华. 电力系统自动化. 2018(09)
[4]新能源场站虚拟同步发电机技术研究及示范应用[J]. 葛俊,宋鹏,刘汉民,刘辉,李智,王晓声,朱斯. 全球能源互联网. 2018(01)
[5]基于虚拟振荡器的微网逆变器并联系统分析[J]. 屠勇,苏建徽,杜燕,杨向真,徐华电. 电力自动化设备. 2017(09)
[6]基于三阶模型的虚拟同步发电机控制策略[J]. 陈萌,肖湘宁,袁敞,陶顺. 现代电力. 2017(05)
[7]基于线性化模型的虚拟同步发电机惯性和阻尼辨识[J]. 曾正,邵伟华. 电力系统自动化. 2017(10)
[8]基于Hamilton系统方法的VSG控制研究[J]. 马燕峰,俞人楠,刘会强,赵书强. 电网技术. 2017(08)
[9]基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略[J]. 陈晓祺,贾宏杰,陈硕翼,张丽. 高电压技术. 2017(04)
[10]分布式发电虚拟同步发电机控制策略分析与比较[J]. 林岩,张建成,孟建辉. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(01)
博士论文
[1]主动配电网中分布式电源的虚拟同步发电机控制技术研究[D]. DANG NGOC HUY（邓玉辉）.华北电力大学 2015
[2]微分代数方程Hamilton系统及其在电力系统稳定控制中的应用研究[D]. 何斌.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于哈密顿理论的电力系统稳定器建模及对低频振荡的抑制研究[D]. 丁一峰.昆明理工大学 2016
[2]多虚拟同步发电机并联运行时的环流抑制和功率分配问题研究[D]. 罗曼.电子科技大学 2016
[3]随机时滞Hamilton系统的鲁棒控制及其在电力系统中的应用[D]. 彭良红.曲阜师范大学 2014
[4]多机电力系统励磁和广义Hamilton实现控制方法与应用[D]. 刘梦欣.上海交通大学 2008
本文编号：3239109
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于虚拟同步发电机的网发电系统
图 2-2 虚拟同步发电机原理结构图在图 2-2 中，Udc为理想的等效直流电压源，在实际系统中可以等效为大伏电站或者风力发电厂等，由于本章研究重点为后级逆变器的 VSG 控制技忽略储能设备与新能源出力之间的前级内部控制而等效为输出恒定不变的直流电压源作为虚拟原动机向整个系统提供能量。实际电站中的多组变流器为一组 IGBT 开关管，Lf与 Cf是滤波电感与电容，构成所必须的滤波电路逆变器出口的输出电压，u0和 i0分别是并网点电压和流入大电网的电流，经滤波电感的滤波电流。现有的大部分虚拟同步发电机模型是基于二阶同步发电机数学模型构建模型并未考虑励磁系统的变化特性；而在实用电力系统动态分析中，同步发三阶模型相对简单，同时也考虑了励磁特性，因而得到较为广泛的应用。有结果指出相比于单纯考虑励磁系统，同时考虑汽轮发电机组的汽门开度和励统的控制器可以更好的协调汽门开度和励磁系统之间的协调性[58]，并且在系出现内、外扰动和白噪声时也能表现出完全的系统自适应性和鲁棒性。因文根据含一阶静止励磁系统和汽门开度协调控制的同步发电机四阶模型来
华北电力大学硕士学位论文 0qq'0d0dd''0qquxiuExi基于 Hamilton 系统方法的虚拟同步发电机模型建立完成。仿真分析节通过 Matlab/Simulink 仿真平台搭建如图 2-4 的单机无穷大系统，效性和准确性。其中含变流器的发电系统用理想直流源代替，系统50Hz。仿照传统同步发电机取 VSG 控制器的具体参数见表 2-1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应Terminal滑模控制方法的VSG控制[J]. 严彬彬,王宝华. 电力自动化设备. 2018(10)
[2]基于自适应虚拟阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略[J]. 屈子森,蔡云旖,杨欢,董宁波,赵荣祥,韩俊飞. 电力系统自动化. 2018(17)
[3]虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用与展望[J]. 柴建云,赵杨阳,孙旭东,耿华. 电力系统自动化. 2018(09)
[4]新能源场站虚拟同步发电机技术研究及示范应用[J]. 葛俊,宋鹏,刘汉民,刘辉,李智,王晓声,朱斯. 全球能源互联网. 2018(01)
[5]基于虚拟振荡器的微网逆变器并联系统分析[J]. 屠勇,苏建徽,杜燕,杨向真,徐华电. 电力自动化设备. 2017(09)
[6]基于三阶模型的虚拟同步发电机控制策略[J]. 陈萌,肖湘宁,袁敞,陶顺. 现代电力. 2017(05)
[7]基于线性化模型的虚拟同步发电机惯性和阻尼辨识[J]. 曾正,邵伟华. 电力系统自动化. 2017(10)
[8]基于Hamilton系统方法的VSG控制研究[J]. 马燕峰,俞人楠,刘会强,赵书强. 电网技术. 2017(08)
[9]基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略[J]. 陈晓祺,贾宏杰,陈硕翼,张丽. 高电压技术. 2017(04)
[10]分布式发电虚拟同步发电机控制策略分析与比较[J]. 林岩,张建成,孟建辉. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(01)
博士论文
[1]主动配电网中分布式电源的虚拟同步发电机控制技术研究[D]. DANG NGOC HUY（邓玉辉）.华北电力大学 2015
[2]微分代数方程Hamilton系统及其在电力系统稳定控制中的应用研究[D]. 何斌.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于哈密顿理论的电力系统稳定器建模及对低频振荡的抑制研究[D]. 丁一峰.昆明理工大学 2016
[2]多虚拟同步发电机并联运行时的环流抑制和功率分配问题研究[D]. 罗曼.电子科技大学 2016
[3]随机时滞Hamilton系统的鲁棒控制及其在电力系统中的应用[D]. 彭良红.曲阜师范大学 2014
[4]多机电力系统励磁和广义Hamilton实现控制方法与应用[D]. 刘梦欣.上海交通大学 2008
本文编号：3239109
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