虚拟惯量

摘要： 在高新能源渗透率下的直流微网系统中,电力电子器件比例不断提高,导致系统存在低惯性问题,降低系统运行稳定性。为此提出了一种改进的虚拟惯量和阻尼系数自适应控制策略。该方法通过类比交流系统逆变器的虚拟直流发电机控制,分析直流微网系统在虚拟惯量和阻尼系数控制下负荷扰动量与输出电压扰动量的关系特性,将自适应控制策略引入虚拟惯量和阻尼系数。通过建立小信号模型,利用系统输出阻抗结合阻抗比判据给出虚拟惯量和阻尼系数的变化范围和边界,分析虚拟惯量和阻尼系数自适应选取下系统惯性变化及母线电压响应效果,该方法提高了直流微网系统惯性,同时改善了直流母线的动态响应。最后通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB半实物实验,验证了所提控制策略的有效性。

摘要： 随着以新能源为主体的新型电力系统建设持续推进,风电在全国各个区域电网的渗透率将高速提升。然而大规模风电场无法提供转动惯量支撑,引入虚拟惯量控制后亦缺少能够分区且精确的虚拟惯量评估方法。考虑了风场内风速的随机性及相关性,提出了基于Copula函数及聚类算法的风电场分区虚拟惯量估计方法。首先,考虑风速的尾流及时延效应,建立场内各风机风速的概率分布模型。其次,根据各风机的风速分布特性,采用双尺度谱聚类算法对场内风机进行聚类分区。然后,选取各区中心机组,构建最优Copula函数描述各分区间的风速相关性。最后,基于风电场机组分布和风速数据估计风电场内各分区的虚拟惯量储备。根据甘肃某风场的实际风速及出力数据构建仿真算例,仿真结果表明所提算法能有效实现风电场虚拟惯量的特征提取、聚类分区、惯量估计。

摘要： 针对电压源变流器(VSC)和线路换流变流器(LCC)组成的混合高压直流(HVDC)系统,提出了一种新型直流电流-电压下垂控制方法。该方法利用直流电压下垂控制减少逆变侧交流电压波动,以实现利用HVDC系统将海上风电场连接到弱电网,而不需要连续无功补偿设备的目标。另外,还提出了最优下垂系数计算方法,以保持交流电压对风电波动的稳定性。为了评估该方法的稳定性,建立了系统的小信号状态空间模型,并进行了根轨迹分析。最后,利用PSCAD和Matlab进行了仿真分析,结果表明,采用所提方法可在没有额外设施的情况下成功地实现了海上风能和弱电网的安全稳定连接,风力波动时交流电压可以保持在一个接近恒定的水平。

摘要： 针对网格状交直流微网的功率分配不均和稳定性差等问题,提出了一种新型自适应协调控制策略,以提升交直流微网系统的稳定性和功率分配精度。首先,针对连接交流微网和直流微网的变流器,提出了一种基于同步器和虚拟直流机(VDCM)的控制策略,该策略包括功率分配控制器、自适应虚拟调速器和自适应虚拟惯量调节器;接着,为了提高系统的稳定性能,还提出了自适应虚拟惯量和虚拟调速器增益的参数设计方法,其中,自适应虚拟惯量和虚拟调速器增益的参数设计完全取决于系统频率、直流电压、虚拟转子转速、频率变化率和直流电压变化率。在此基础上,对上述控制系统进行了小信号稳定性分析,以指导控制器参数的设计和选择。最后,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

摘要： 双馈风电机组(DFIG)没有主动调频能力,且在柔性直流输电(VSC-HVDC)并网方式中,风电场两侧交流系统具有解耦特性,该特性难以适用于传统的电网调频方法。本文采用下垂控制和虚拟惯性控制相互结合的方式,设计一种频率控制策略,当电网因功率不平衡而发生频率变化时,能够额外补偿一个与频率变化成正比的功率,且VSC-HVDC的直流电压也能相应发生变化,使得保存在直流电容上的电能迅速改变,并以电压值作为信号向风电场传递,使风机改变转速,提高电网频率适应性。仿真结果表明,提出的频率控制策略能有效改善电网频率稳定性。

摘要： 在基于背靠背模块化多电平换流器(back-to-back modular multilevel converter,B2B-MMC)的柔性互联变电站中,当主变压器故障退出运行后,换流器需要从功率传输模式切换到孤岛控制模式。该过程产生的冲击电压和冲击电流会严重威胁设备运行安全和系统供电可靠性。为此提出了一种改进型孤岛控制模式。在分析MMC桥臂瞬时功率与直流母线电压的运行关系的基础上,将有功功率-直流电压平方分配特性的固定下垂系数与利用虚拟惯量的自适应惯性下垂系数相结合。其中自适应惯性技术是将B2B-MMC系统中直流侧有功功率和交流系统频率进行耦合,通过快速调节下垂系数从而抑制切换过程中的电压冲击、降低峰值电流,提高系统的稳定性。在PSCAD/EMTDC暂态仿真软件中搭建了基于B2B-MMC的柔性互联变电站模型,分析了所提方法在换流器切换过程中的响应特性,其结果验证了所提方法的有效性和实用性。

摘要： 针对可再生能源接入后多区域电力系统惯量减小、调频困难的问题,提出一种基于虚拟惯量技术的分布式最优负荷频率控制方法。首先,对具有控制器稀疏互联结构约束的分布式最优负荷频率控制系统建立了数学模型;然后,利用Lyapunov-Krasovskii方法得出该模型的稳定性判据,利用线性矩阵不等式技术和混合整数规划法得出稀疏结构控制器的设计方法;最后,以1个4区电力系统为例进行仿真,结果表明利用所提方法可实现系统的稳定控制。

摘要： 随着高渗透率新能源并网,同步发电机被逐渐替代,传统惯量支撑元件已经很难保证系统的频率稳定。为提高电力系统的频率稳定性,需要充分利用换流器高占比电力系统中的可控元件,提供虚拟惯量。首先,提出一种考虑系统动态频率响应特性的最小惯量估计方法,通过计算风电-储能并网系统的等值惯性时间常数,构建满足系统频率稳定性的惯量安全区间;然后,基于惯量安全区间,针对发生不同功率缺额时,系统频率稳定性与虚拟惯量之间的关系进行了机理阐释与量化分析;通过判断当前运行点是否位于安全区间内,可为频率稳定提供控制手段。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提方法的有效性和可行性。

摘要： 风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。

摘要： 在风电机组参与电力系统一次调频过程中,为解决传统虚拟惯量控制中所存在的缺陷,提出了一种频率综合协调控制策略。在转子动能优化的虚拟惯量控制基础上附加功率备用控制,优化风机惯量支撑的出力,并能够在给定的减载系数下确定超速控制和桨距角控制的风速界限,使得风机在不同风况下能够满足备用容量需求,持续参与系统一次频率调节。经过优化后的综合协调控制策略充分利用转子动能,调频容量能够满足要求。在此控制策略下频率恢复时间快,调频效果更好。

摘要： 本发明公开了一种含虚拟惯量模型的并网冲击电流预测及虚拟惯量选取方法，该方法针对引入了虚拟惯量的微电网下垂控制模型，基于并网暂态模型的数学分析，给出了虚拟惯量对冲击电流影响的预测计算式，并给出了通过合理选取虚拟惯量值以抑制冲击电流的方法。在该方法下，系统动态性能好，并网过程平滑无冲击，对实际工程设计有较为重要的指导意义与实用价值。

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： 本发明涉及一种虚拟同步发电机虚拟惯量投退控制方法及系统，所述控制方法包括：获取电网角频率随时间变化的数据；基于所述电网角频率随时间变化的数据确定电网角频率最大偏移量发生时刻；根据电网额定角频率确定电网角频率偏差阈值；基于所述电网角频率最大偏移量发生时刻和所述电网角频率偏差阈值计算投入VSG虚拟惯量时刻；根据所述电网角频率随时间变化的数据判断是否需要退出VSG虚拟惯量，若是，则获取VSG虚拟惯量退出时刻。本发明中的上述方法能够避免虚拟同步发电机响应过程中对电网频率恢复的抑制作用，减少电网频率偏差，提高电网的频率恢复速度。

摘要： 本发明公开了一种含虚拟惯量模型的并网冲击电流预测及虚拟惯量选取方法，该方法针对引入了虚拟惯量的微电网下垂控制模型，基于并网暂态模型的数学分析，给出了虚拟惯量对冲击电流影响的预测计算式，并给出了通过合理选取虚拟惯量值以抑制冲击电流的方法。在该方法下，系统动态性能好，并网过程平滑无冲击，对实际工程设计有较为重要的指导意义与实用价值。

摘要： 本发明涉及一种考虑惯量需求与风机惯量响应能力的虚拟惯量调配方法，包括以下步骤：1)定义惯量响应能力评价指标K；2)判断当前系统中完全由同步发电机提供的虚拟惯量是否能够满足系统所需最小惯量，若否，则风电机组参与惯量响应；3)根据不同风电机组的惯量响应能力依次为所有风电机组分配参与惯量响应惯量；4)若当前次的风电机组参与惯量响应惯量分配完毕后仍不满足系统所需最小惯量，则进行惯量响应能力计算和修正，直至满足系统所需最小惯量，或系统中所有风电机组参与惯量响应的虚拟惯量均达到其最大值，与现有技术相比，本发明具有充分发挥各风机的惯量响应能力，同时避免频率二次跌落，使系统频率动态响应得到改善等优点。

摘要： 基于电网惯量削弱责任分担的风电场虚拟惯量补偿控制方法，包括步骤1、检测电网各高压母线节点频率和负荷功率，应用子空间算法辨识各节点惯量Hb,k，计算电网聚合惯量Heq(1),k；进而得到风电场并网惯量削弱量△Heq,k；步骤2、根据步骤1中得到的风电场并网惯量削弱量△Heq,k，求解出实施SFD惯量控制的风电场虚拟惯量补偿量Hwf,k；计算风电机组实时控制增益Kdf；步骤3、根据频率变化率检测与阈值判断电力系统频率事故是否发生：当发生时，采取Kdf动态设置方法，对Kav.df(t)进行动态设置；若未发生，则设置Kdf=0。本发明方法对于适应大规模、高渗透率的风电并网电网频率安全稳定显著有效。

摘要： 本发明提供了一种基于系统惯量需求的风机虚拟惯量控制方法及系统，包括：首先根据系统频率变化率约束评估出系统在不同风电渗透率和功率扰动下对风机的虚拟惯量需求，接着根据并网标准确定风机虚拟惯量作用时间，然后根据风机功率响应原理，通过转速跟踪控制，提出基于系统惯量需求的风机虚拟惯量控制策略，并根据虚拟惯量需求整定控制器参数使风机所表现出的惯量大小满足需求。该方法可根据系统对风机的虚拟惯量需求量化控制风机的虚拟惯量，使风机表现出的虚拟惯量始终满足系统需求。

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分段自适应虚拟惯量的虚拟同步机频率调节方法，属于电力电子技术领域。该调节方法通过虚拟同步机双闭环控制方法、基于加权系数的分段自适应虚拟惯量控制方法，在不引入高频噪声不利影响的前提下，结合大惯量和小惯量的优点实现对虚拟同步机虚拟惯量的自适应控制，提高了虚拟同步机的调频性能和对电网的频率支撑能力。

摘要： 本发明公开了一种并网模式下虚拟同步发电机虚拟惯量的控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：根据电网角频率与额定角频率的差值判断电网频率是否发生偏差；若所述电网频率发生偏差，根据系统调整时间、虚拟同步发电机角频率超调量和虚拟同步发电机功率超调量三个动态指标，利用粒子群算法离线搜寻电网频率偏差下的最优虚拟惯量值。本发明所提供的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，运用粒子群算法离线搜寻最优虚拟惯量值，以应对电网频率偏差下的虚拟同步发电机输出有功功率波动。