关键词:
新能源发电技术
虚拟同步发电机
低电压穿越
频率响应
虚拟阻抗
摘要:
在日益加剧的能源危机的影响下,新能源微电网介入电力系统的规模与日俱增,对电力系统造成的压力空前巨大。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)用控制系统模拟传统发电机(Synchronous Generator,SG)的动态特性,可以使分布式系统与电网实现友好互动,因而获得了广泛的应用。但是,在如高阻感比的弱电网环境中,电网电压大幅跌落、并网状态下大功率负载或给定功率突变等复杂工况,使VSG技术的应用面临严峻的挑战。因此,为推动VSG技术的发展,必须要着力提高VSG控制算法应用的可靠性,使VSG具备在大干扰情况下运行的能力。根据上述能力要求,本文主要针对VSG的低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)问题、频率响应速度问题进行深入的探索,主要内容如下:首先分析传统SG在电网发生故障时的电磁暂态模型,借鉴SG在电网故障时的自然运行机理,利用VSG控制技术上的优势,从换路定律的角度提出一种基于虚拟自感磁链的新颖的LVRT控制策略。本方案可以抑制并网电流瞬态突变以辅助并网逆变器快速调整输出电压,实现VSG的LVRT。所提方案充分挖掘了VSG对SG天然特性的模拟,可以应对多种复杂工况。然后根据VSG并网系统在给定功率、负载突变情况下的频率响应特性,介绍了一种主流的自适应转动惯量控制策略及其固有缺点。基于大多数高阻感比的微电网系统采用基于虚拟阻抗技术的功率解耦控制方案的背景,本文从虚拟阻抗的角度出发,提出一种自适应虚拟阻抗调节VSG惯性的方法,以提高VSG并网系统输出频率的响应速度。最终,令上述两种方案协同工作,进一步改善频率响应曲线,获得系统暂态稳定控制的深度优化。最后,本文利用快速原型控制器实验平台检验VSG控制算法的基础功能,实验结果表明VSG算法的可行性得到了初步验证。