虚拟同步发电机

摘要： 传统的恒输出校正因子模糊自适应惯量控制器的计算结果变化平缓,会导致在频率偏差接近许可值时无法提供足够的惯量以阻止频率进一步偏离。为解决该问题,提出了一种改进型模糊自适应惯量虚拟同步发电机(VSG)技术抑制微网频率波动。其创新性体现在提出了频率偏差界限的概念,并将其融入至模糊控制器设计过程中,实现了当微网频率偏差小于偏差界限时,通过采用较小输出校正因子来获得实时惯量值,而当频率偏差大于界限值时,采用较大的输出校正因子为系统提供足够的惯量。仿真和实验结果表明,提出的基于改进型模糊自适应惯量的VSG控制技术能在频率偏差较小时保证频率响应速度,而在频率偏差较大时提高系统安全性,在生产实践中具有重要的应用价值。

摘要： 可再生能源已广泛集成到电力系统中,以缓解因清洁能源和气候变化引起的担忧。结果,由于大规模集成可再生能源的惯性低,电网频率稳定性受到损害并导致较大的频率偏差和频率变化率。为抑制频率波动,提出了一种基于储能系统(ESS)的虚拟同步发电机(VSG)控制策略,来为电压型逆变器引入惯性并为现代电力系统提供更好的频率支持。但是,以往研究中都是采用理想电压源来实现VSG控制。为此,这里提出一种ESS的DC/DC控制策略,以实现恒定的直流母线电压。在负载扰动期间,频率偏差的幅度减小,直流母线电压的波动也得到抑制并基本保持在设定值。最后,给出了仿真和实验结果,进一步证明了该方法的有效性。

摘要： 为应对储能逆变器在并离网切换时产生的电压波动和冲击电流,基于微网孤岛和并网运行模式的特点,提出虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网预同步控制。为实现控制策略的无缝切换,利用VSG控制和有功和无功功率(PQ)控制共用电流内环,实现外环参考电流平滑过渡,确保控制策略切换时刻和公共耦合点(point of common coupling,PCC)开关动作时刻的同步性,保证了VSG在两种运行模式之间平滑切换,有利于微网的稳定运行。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建模型,验证所提控制策略和切换方法的有效性和可行性。

摘要： 随着新能源应用的热潮,虚拟同步发电机技术发展迅速,它通过电力电子控制技术模拟同步发电机的下垂特性,通常其下垂特性与阻尼系数有关,但不同模型的虚拟同步发电机下垂特性与阻尼系数关系不尽相同.首先,分析了常见的三种虚拟同步发电机的频率-功率的小信号模型;然后,推导它们的下垂特性与阻尼系数的关系式;最后,搭建三种虚拟同步发电机的仿真模型,并通过单机并网运行以及双机并联运行两种不同的运行场景对虚拟同步发电机的下垂特性进行了仿真分析.仿真结果验证了三种虚拟同步发电机模型的下垂特性关系式,表明了虚拟同步发电机阻尼系数和下垂系数的关系以及它们对系统功率分配和系统频率的影响.

摘要： 虚拟同步发电机(VSG)控制技术中如控制延时、转动惯量以及阻尼系数等重要参数严重影响了系统的稳定性。为分析系统中部分重要参数对逆变器全局稳定性产生的影响,研究了一种基于状态空间建模和灵敏度分析的逆变器稳定性分析方法,并借助特征值和灵敏度分析,评估系统中控制延时、转动惯量和阻尼系数等重要参数对系统全局稳定性的影响。通过仿真验证了理论分析的正确性,所推导的状态空间建模及灵敏度分析方法可以作为系统参数设计时的理论参考依据。

摘要： 孤岛微电网惯性水平低,频率稳定问题显著。基于此,提出了适用于孤岛微电网电压型虚拟同步发电机(voltage-controlled virtual synchronous generators,VSGs)的自适应惯性与频率恢复控制方法,用于孤岛微电网频率稳定性提升。在自适应惯性控制方面,利用转速偏差及其变化率刻画频率动态过程,分别构建其与虚拟惯性的关系;利用双曲正弦函数放大虚拟惯性对转速偏差及其变化率的灵敏度,提高控制的敏感性;引入sigmoid函数,限制虚拟惯性调节范围,抑制控制过程中VSG输出功率的振荡。在频率恢复控制方面,从有功功率供需平衡的角度出发,将频率恢复问题转化为全网有功再平衡问题;利用各台VSG的频率偏差及其变化率估计全网有功再平衡量,并按容量分配每台VSG承担的全网有功再平衡量,实现功率均分。通过不同情境对所提方法进行仿真测试,结果验证了其有效性。

摘要： 虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法下的并网逆变器(Grid-Connected Inverter,GCI)在电网工况突变情况下存在输出功率和频率的超调和振荡现象。为改善GCI的动态性能,提出一种基于惯性自适应的VSG控制方法。该方法直接对采用VSG控制方法的GCI的功角曲线和输出特性曲线进行分析,推导出GCI的输出功率和频率变化率之间的关系。通过利用GCI虚拟输出功率和参考功率的偏差判断系统的四个加减速运行区间,避免对输出频率变化率的依赖。构造惯性自适应控制算法,通过参数的连续平滑调节,抑制GCI的输出功率和频率的波动。与现有方法相比,该方法不需要对频率直接微分,避免引入系统噪声;同时惯性参数能够连续调节,且变化范围更大。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

摘要： 针对采用虚拟同步发电机技术(Virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器,提出一种基于统一模型的VSG实际输出惯性和阻尼的辨识方法,定量评估逆变器提供给大电网的惯性和阻尼。首先分析不同的VSG接建模方法,建立统一的VSG控制模型结构,然后提出一种适用于时域的多新息随机梯度法VSG关键参数的辨识方法,利用指令功率阶跃激励出系统功率动态信息,根据所推导的VSG控制模型参数之间的关系,动态地辨识出系统输出的惯性和等效阻尼参数,然后分析辨识模型的误差。最后,通过仿真验证与对比证明所提方法的有效性。

摘要： 当逆变器在电网电压不平衡的情况下工作时,传统的虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法无法抑制不平衡的并网电流,也无法减少有功、无功功率包含的振荡分量。文章提出了一种适用于VSG在不平衡电网电压下的改进型控制策略。改进后的策略基于交叉解耦复数滤波器(Double Complex Coefficient Filter,DCCF)的正负序分离,在dq旋转坐标系下根据瞬时功率理论计算出在平衡电流、恒定有功及无功3种目标下的电流指令值,实现电流和功率的协调控制,并可以灵活切换控制模式。通过搭建仿真系统,对改进的控制策略进行验证,仿真结果表明了控制策略的有效性和可行性。

摘要： 文章提出了一种基于虚拟同步发电机(VSG)的新能源电源并网逆变器控制方法。其中,控制策略参数与传统同步发电机三阶模型的参数相对应,能明显提高整个系统的阻尼特性与惯性常量。MATLAB/Simulink的仿真结果验证了VSG控制方法具有较高的有效性、可靠性及安全性。

摘要： 针对传统三相逆变器控制,在借助虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)二阶暂态数学模型的基础上,利用电容电压和电感电流反馈,与虚拟同步发电机构成功率-电压-电流三环控制.其中,电容电压环采用比例积分控制,保证稳态无误差,并使控制系统具有下垂特性.本文首次进行基于虚拟同步发电机的高频链矩阵式逆变器的并联研究.将提高系统容量,减小体积,减轻重量,降低噪声,实现安全隔离与同步发电机大惯性,高输出阻抗以及提高频率稳定性等方面结合起来.最后,通过仿真结果验证了研究的正确性和有效性.

摘要： 虚拟同步发电机(VSG)技术模拟传统同步发电机的外特性,对电力系统稳定性具有重要意义.基于dq变换的电压电流双闭环控制的VSG,针对相同容量的多微源逆变器并联的情况,结合预同步原理,使其输出功率具有良好的动态特性.结果表明所提出的基于多微源逆变器并联的虚拟同步发电机控制策略,能够提高系统稳定性,满足不同模式的无缝切换.

摘要： 下垂控制是一种无需通讯线实现并联逆变器之间功率均分的控制方法.虚拟同步发电机控制通过模拟同步发电机的稳态自下垂特性以及动态特性,可以为系统提供惯性和阻尼,增加系统的频率稳定性,提升动态性能.在本文中首先将虚拟同步发电机技术与下垂控制进行综合比较,得到以下结论:无论虚拟同步发电机控制采用哪种形式的阻尼项,虚拟同步发电机技术总可以看作是下垂控制的一种特殊情况.其次将虚拟同步发电机控制中不同形式的阻尼项进行比较,得到如下结论:从模拟真实同步发电机物理特性的角度出发,应该采用D(ω-ωg)模拟阻尼特性;从提升系统频率稳定性的角度出发,应该采用D(ω-ω0)模拟阻尼特性.仿真及实验结果均证明了以上结论.

摘要： 虚拟同步发电机(VSG)是一种分布式电源(DG)模拟同步发电机转动惯量、一次调频等外特性的控制方式.针对经典虚拟同步发电机控制方法中多机并联功率分配暂态过程易发生过负荷现象以及惯量影响二次调频动态响应的问题,通过建立VSG多机并联小信号模型,分析虚拟惯量对系统功率分配以及二次调频暂态过程的影响,提出根据逆变器输出功率变化率进行惯量自整定的方法.借助Matlab/Simulink软件,搭建离网模式下多机并联模型并进行仿真验证,结果证明自整定惯量能够避免功率分配暂态过程中的过负荷现象并且改善二次调频暂态过程.

摘要： 通过储能装置,逆变器模拟了同步发电机的外特性,具有惯性和阻尼的特性,实现了虚拟同步发电机控制.首先分析了虚拟同步发电机中各参数对系统的影响,其次搭建了vsG并联系统的小信号模型,通过模型分析了转动惯量、阻尼、调差系数、虚拟电感参数变化时对并联系统的影响,最后通过MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,仿真验证了理论分析的正确性.

摘要： 虚拟同步发电机技术多应用于并网场合,来推进建设自主电力系统,而同步发电机特有的高感性输出阻抗下的有功无功调节能力、大转动惯量和自同步功能都有利于逆变器并联系统的稳定运行和负载的合理分配.首先分析了逆变器并联的关键技术,重点说明下垂控制下逆变器输出阻抗对功率存在制约关系,不能实现功率均分;其次建立了虚拟同步发电机数学模型,阐述同步发电机技术对并联系统环流抑制、负载均分和频率抗扰动问题的改善;然后提出基于无锁相环的逆变器并联控制策略,分析了并联前逆变器的预同步过程和并联后的自同步原理;最后仿真验证了所提控制策略的适用性和有效性.

摘要： 本文首先介绍了虚拟同步发电机的概念，其次对虚拟同步发电机的关键技术进行了详细介绍，最后从设备层面对光伏虚拟同步发电机、风机虚拟同步发电机、大容量虚拟同步发电机原理及工程示范应用进行了分析介绍。

摘要： 通过在逆变器中加入转动惯量和阻尼,实现了虚拟同步发电机(VSG)控制,可以在兼顾本地负载平滑切换的同时提高交流母线频率的稳定性.VSG并联按照其容量配比对负载进行合理分配,但是线路阻抗会对并联系统造成稳态误差,同样也会影响其动态性能.针对此问题,本文提出了一种基于虚拟阻抗的并联VSG的控制方法.首先,对励磁环节进行改进,实现对交流母线电压的控制,分析了有功功率和无功功率的运行特性;其次,加入虚拟阻抗以消除线路阻抗对系统输出的影响,得出等效线路阻抗匹配原则,并分析了虚拟阻抗在暂态过程中的效果;最后,通过MATLAB/Simulink和实验平台对所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明,所提出的方法可以抑制投切过程中的频率波动,提高VSG并联系统的稳定性.

摘要： 虚拟同步发电机(VSG)技术因能为系统提供惯性,改善频率稳定性而受到广泛关注.采用VSG控制的逆变器并联运行时,通常按照逆变器的额定容量进行功率分配,没有考虑直流侧一次能源的出力能力,不能保证最大限度的利用可再生能源.本文针对采用VSG控制的光储独立微网系统,考虑光伏的输出能力和负荷的需求,根据光伏最大出力与负荷需求之间的关系,提出一种参数自适应控制策略,动态调节逆变器的转动惯量、等效阻尼系数、虚拟电感和功率参考值等参数.最后,通过Matlab/Simulink中搭建仿真模型验证所提控制方法能够在最大限度利用光伏出力的前提下进行功率分配,避免逆变器过载运行.

摘要： 本文针对VSG在T型三电平中应用时对线路阻抗敏感的问题,提出了一种针对虚拟惯性环节结合智能模糊算法的优化控制策略,提高了系统的鲁棒性,并在仿真中进行了验证.

摘要： 本申请提供一种同步发电机的双向励磁回路及同步发电机组，所述双向励磁回路包括：第一励磁回路，包括第一整流桥、与所述第一整流桥的交流侧相连的第一变压器；第二励磁回路，包括在直流侧与所述第一整流桥反向并联的第二整流桥，与所述第二整流桥交流侧相连的第二变压器；第三整流桥，一侧与所述第二变压器的低压绕组相连，另一侧通过一组第三断路器与所述第一励磁回路相连。当同步电机启动并网时，作为SFC功率回路，提供变频启动。当启动并网时当，第一励磁回路和第二励磁回路作为SFC功率回路，用于变频启动；启动后并网运行时，第一励磁回路、第二励磁回路为同步发电机提供正向、反向励磁电路，从而实现同步发电机的在线双向励磁。

摘要： 提出一种同步发电机—转子—极板叠，具有多个彼此错开的极板叠部段（101至106），所述极板叠部段分别具有多个相同的极板叠板。每个极板叠板具有拥有第一中心线（118）极轴（110）和拥有第二中心线（128）的极端头（120）。在相邻的极板叠部段（101至106）中，第一和第二中心线能够是彼此不同的。

摘要： 本发明公开了一种基于同步发电机和虚拟同步发电机并联微网的惯性匹配方法及微网控制系统，包括：VSG虚拟惯量系数参照SG转动惯量和系统容量进行设计，保证不同微源间暂态响应时间的匹配；根据一次调频及下垂控制原理设计原动机调速器比例系数以及VSG下垂系数，按照系统容量分配负载功率；当微源及负载切入时，根据并联系统功角的变化，动态调整VSG给定有功功率，按照系统阻尼比要求设计有功给定系数，补偿SG调速器惯性响应延时引入的惯性差异并实现VSG的平滑切入。本发明能够消除微源、负载切入引起的功率振荡，满足微网功率分配要求,实现SG和VSG并联微网的同步稳定运行。

摘要： 本发明公开了一种风力发电机组虚拟同步发电机控制实现方法，包括步骤：1)数据采集；2)调频启动判断；3)计算调频功率；4)风机功率控制目标设定；5)计算惯量调节值；6)惯量调节值限幅；7)转速保护判断；8)惯量调节功率下发执行。采用本发明方法的风机利用采用转动惯量+定转速复合调节作为能量来源，使得与系统频率原不存在直接耦合关系本风机输出功率，在输出上实现一次调频及虚拟惯量调节。可使得风力发电机组可以模拟传统火电机组具备调频及惯量支撑能力，同时也有效提高风力发电机组接入后电网安全稳定运行裕度，有利于大型半直驱永磁同步风力发电机组分散式接入的推广。

摘要： 本发明公开了基于虚拟同步发电机技术的风电机组微网运行虚拟惯性控制系统及方法，借鉴虚拟同步发电机技术现有成果，通过加入附加下垂特性、设计储能装置自主控制算法和功率给定模块，将风机组虚拟惯性、储能装置虚拟惯性和VSG惯性响应相互配合，有效应对虚拟惯性算法与最大风能追踪算法耦合、与储能算法难以兼容问题。本发明可有效应对各种风速和负载突变问题，限制交流侧频率突变幅度，增强微网系统自主调节能力，有助于拓展风电场对源网荷系统稳定性和频率调节的贡献。并且，不需要提前进行超速或减载等措施，不需要加入桨距角控制，可有效提高储能装置利用率和风能利用率。

摘要： 本发明提供一种虚拟同步发电机虚拟惯量和虚拟阻尼系数自适应控制方法，涉及智能电网及智能算法技术领域。该方法首先对基于虚拟同步发电机的逆变器进行建模，得到逆变器的输出频率变化与虚拟惯量J及虚拟阻尼系数D之间的相关性；然后确定基于改进粒子群算法的虚拟惯量J和虚拟阻尼系数D自适应控制方法的适应度函数；最后将改进的粒子群算法应用于有功功率‑频率控制环节，以频率的偏移最小和系统稳定为目标，实现虚拟惯量J和虚拟阻尼系数D的实时自适应控制。本发明提供一种虚拟同步发电机虚拟惯量和虚拟阻尼系数实时自适应控制方法，充分利用了虚拟惯量的特性，而且引入了虚拟阻尼系数，使得逆变器更加稳定，频率偏移更小。

摘要： 本发明公开了一种基于同步发电机和虚拟同步发电机并联微网的惯性匹配方法及微网控制系统，包括：VSG虚拟惯量系数参照SG转动惯量和系统容量进行设计，保证不同微源间暂态响应时间的匹配；根据一次调频及下垂控制原理设计原动机调速器比例系数以及VSG下垂系数，按照系统容量分配负载功率；当微源及负载切入时，根据并联系统功角的变化，动态调整VSG给定有功功率，按照系统阻尼比要求设计有功给定系数，补偿SG调速器惯性响应延时引入的惯性差异并实现VSG的平滑切入。本发明能够消除微源、负载切入引起的功率振荡，满足微网功率分配要求,实现SG和VSG并联微网的同步稳定运行。

摘要： 本发明公开了一种风力发电机组虚拟同步发电机控制实现方法，包括步骤：1)数据采集；2)调频启动判断；3)计算调频功率；4)风机功率控制目标设定；5)计算惯量调节值；6)惯量调节值限幅；7)转速保护判断；8)惯量调节功率下发执行。采用本发明方法的风机利用采用转动惯量+定转速复合调节作为能量来源，使得与系统频率原不存在直接耦合关系本风机输出功率，在输出上实现一次调频及虚拟惯量调节。可使得风力发电机组可以模拟传统火电机组具备调频及惯量支撑能力，同时也有效提高风力发电机组接入后电网安全稳定运行裕度，有利于大型半直驱永磁同步风力发电机组分散式接入的推广。

摘要： 本发明公开了基于虚拟同步发电机技术的风电机组微网运行虚拟惯性控制系统及方法，借鉴虚拟同步发电机技术现有成果，通过加入附加下垂特性、设计储能装置自主控制算法和功率给定模块，将风机组虚拟惯性、储能装置虚拟惯性和VSG惯性响应相互配合，有效应对虚拟惯性算法与最大风能追踪算法耦合、与储能算法难以兼容问题。本发明可有效应对各种风速和负载突变问题，限制交流侧频率突变幅度，增强微网系统自主调节能力，有助于拓展风电场对源网荷系统稳定性和频率调节的贡献。并且，不需要提前进行超速或减载等措施，不需要加入桨距角控制，可有效提高储能装置利用率和风能利用率。

摘要： 本发明提供一种虚拟同步发电机虚拟惯量和虚拟阻尼系数自适应控制方法，涉及智能电网及智能算法技术领域。该方法首先对基于虚拟同步发电机的逆变器进行建模，得到逆变器的输出频率变化与虚拟惯量J及虚拟阻尼系数D之间的相关性；然后确定基于改进粒子群算法的虚拟惯量J和虚拟阻尼系数D自适应控制方法的适应度函数；最后将改进的粒子群算法应用于有功功率‑频率控制环节，以频率的偏移最小和系统稳定为目标，实现虚拟惯量J和虚拟阻尼系数D的实时自适应控制。本发明提供一种虚拟同步发电机虚拟惯量和虚拟阻尼系数实时自适应控制方法，充分利用了虚拟惯量的特性，而且引入了虚拟阻尼系数，使得逆变器更加稳定，频率偏移更小。