计及微电网黑启动的虚拟同步发电机调频策略
发布时间：2021-06-21 17:49
针对虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）控制策略应用到微电网调频过程中存在次振荡周期的问题,提出一种双阈值-全程自适应频率控制策略。该控制策略综合了自适应模型与负转动惯量的特性,建立了新的转动惯量函数模型,弱化了阻尼项的影响,在消除频率暂态过程次振荡周期的同时,简化了控制结构。为解决现有单一控制策略难以适用于微电网黑启动问题,在不影响微电网启动速度的前提下引入零起升压环节,将该控制策略的应用范围扩大到微电网黑启动过程。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(14)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
J值变化下的根轨迹
从式(1)、式(2)可以看出，逆变器的惯性与阻尼功率振荡得益于模型中的J和Dp两项。其动态调整过程可描述如下：当自然条件变化或负荷突变时，输入功率Pm与输出电磁功率Pe不平衡，系统频率会因为惯性和阻尼的存在，变化缓慢；同时，直流侧储能装置会根据频率的变化量，对输入功率进行调节，达到抑制频率变化的目的，最终使系统进入稳态。1.2 小信号模型
图3(a)为虚拟同步发电机处于静态稳定下的有功功率-功角变化曲线。当给定功率突增时，功角会在新稳态点附近往返运动，最终衰减至稳定。可将这种衰减的往返过程分为4个阶段，对应图3(b)角速度变化曲线中t1～t5时间内的4个阶段，根据各阶段角速度及其变化率的不同，设定不同大小的转动惯量值，以达到自适应控制，各阶段转动惯量变化情况如表1所示。将系统受到扰动后频率第一次返回参考值后的时间定义为频率变化的次振荡周期，则可以看出，虽然自适应控制在一定程度上减少了频率超调量，但依旧无法消除次振荡周期。当微电网系统负荷变动频繁时，这种次振荡将持续很久，甚至会造成上一扰动的次振荡未消除就发生了新的扰动，使频率超调量叠加，造成频率越限，而使保护动作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究[J]. 任自盼,鲁宝春,赵亚龙,刘晓敏,张茹雪,孙丽颖. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[2]连接无源网络的VSC-HVDC优化虚拟同步机控制及参数分析[J]. 江斌开,王志新,包龙新,秦华. 中国电机工程学报. 2018(22)
[3]磁耦合谐振式供电系统的频率分裂抑制方法[J]. 刘飞飞,郭波超,任舒琪,朱杨林. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析[J]. 孙大卫,刘辉,高舜安,宋鹏,徐彭亮. 电网技术. 2018(09)
[5]基于协调一致算法的微电网频率二次调整策略[J]. 江渝,向竑宇,钟力强. 广东电力. 2018(07)
[6]虚拟同步发电机参数设计及优化方法[J]. 陶亮,程军照,王文玺,宫金武,孙建军. 电力系统保护与控制. 2018(12)
[7]Self-tuning virtual synchronous generator control for improving frequency stability in autonomous photovoltaic-diesel microgrids[J]. Rongliang SHI,Xing ZHANG,Chao HU,Haizhen XU,Jun GU,Wei CAO. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(03)
[8]梯度因子估计虚拟同步发电机阻尼的配置方法[J]. 孔剑虹,姜学朴,吴江宁,徐文. 电力系统保护与控制. 2018(09)
[9]交直流混合微电网可靠性影响因素分析[J]. 朱永强,唐萁. 智慧电力. 2018(04)
[10]基于DIgSILENT软件的微电网平滑切换的研究[J]. 文浩,惠宇翔. 智慧电力. 2018(01)
博士论文
[1]多能互补微电网中的虚拟同步发电机（VSG）控制研究[D]. 石荣亮.合肥工业大学 2017
本文编号：3241124
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(14)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
J值变化下的根轨迹
从式(1)、式(2)可以看出，逆变器的惯性与阻尼功率振荡得益于模型中的J和Dp两项。其动态调整过程可描述如下：当自然条件变化或负荷突变时，输入功率Pm与输出电磁功率Pe不平衡，系统频率会因为惯性和阻尼的存在，变化缓慢；同时，直流侧储能装置会根据频率的变化量，对输入功率进行调节，达到抑制频率变化的目的，最终使系统进入稳态。1.2 小信号模型
图3(a)为虚拟同步发电机处于静态稳定下的有功功率-功角变化曲线。当给定功率突增时，功角会在新稳态点附近往返运动，最终衰减至稳定。可将这种衰减的往返过程分为4个阶段，对应图3(b)角速度变化曲线中t1～t5时间内的4个阶段，根据各阶段角速度及其变化率的不同，设定不同大小的转动惯量值，以达到自适应控制，各阶段转动惯量变化情况如表1所示。将系统受到扰动后频率第一次返回参考值后的时间定义为频率变化的次振荡周期，则可以看出，虽然自适应控制在一定程度上减少了频率超调量，但依旧无法消除次振荡周期。当微电网系统负荷变动频繁时，这种次振荡将持续很久，甚至会造成上一扰动的次振荡未消除就发生了新的扰动，使频率超调量叠加，造成频率越限，而使保护动作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究[J]. 任自盼,鲁宝春,赵亚龙,刘晓敏,张茹雪,孙丽颖. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[2]连接无源网络的VSC-HVDC优化虚拟同步机控制及参数分析[J]. 江斌开,王志新,包龙新,秦华. 中国电机工程学报. 2018(22)
[3]磁耦合谐振式供电系统的频率分裂抑制方法[J]. 刘飞飞,郭波超,任舒琪,朱杨林. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析[J]. 孙大卫,刘辉,高舜安,宋鹏,徐彭亮. 电网技术. 2018(09)
[5]基于协调一致算法的微电网频率二次调整策略[J]. 江渝,向竑宇,钟力强. 广东电力. 2018(07)
[6]虚拟同步发电机参数设计及优化方法[J]. 陶亮,程军照,王文玺,宫金武,孙建军. 电力系统保护与控制. 2018(12)
[7]Self-tuning virtual synchronous generator control for improving frequency stability in autonomous photovoltaic-diesel microgrids[J]. Rongliang SHI,Xing ZHANG,Chao HU,Haizhen XU,Jun GU,Wei CAO. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(03)
[8]梯度因子估计虚拟同步发电机阻尼的配置方法[J]. 孔剑虹,姜学朴,吴江宁,徐文. 电力系统保护与控制. 2018(09)
[9]交直流混合微电网可靠性影响因素分析[J]. 朱永强,唐萁. 智慧电力. 2018(04)
[10]基于DIgSILENT软件的微电网平滑切换的研究[J]. 文浩,惠宇翔. 智慧电力. 2018(01)
博士论文
[1]多能互补微电网中的虚拟同步发电机（VSG）控制研究[D]. 石荣亮.合肥工业大学 2017
本文编号：3241124
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3241124.html
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