基于VSG技术的微电网虚拟惯性控制策略.pdf
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1、Microcomputer Applications Vol.39,No.9,2023文章编号:10 0 7-7 57 X(2023)09-0219-03开发应用基于VSG技术的微电网虚拟惯性控制策略微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第9 期贾杰,任伟(国网呼伦贝尔供电公司,内蒙古,呼伦贝尔0 2 10 0 8)摘要:虚拟同步发电机(VSG)算法在增强惯性和增强电力系统稳定性的同时会产生强耦合和低精度的问题。对此,基于传统VSG技术提出了一种新型虚拟惯性控制策略。分析了虚拟惯性原理与储能控制算法之间的兼容问题,以及交流侧的频率响应特性,得到结论:通过储能装置和并网逆变器产生的虚拟惯性可更直
2、接更准确地调节交流频率。新型虚拟惯性控制方案包含了附加下垂特性、储能装置特定控制和功率给定算法,使系统能在多扰动下主动提供虚拟惯性支持。仿真结果验证了新方案的有效性。关键词:微电网;逆变器;虚拟惯性;储能装置;稳定性中图分类号:TM46Virtual Inertial Control Strategy of Microgrid Based on VSG TechnologyAbstract:The virtual synchronous generator(VSG)algorithm still has the problems of strong coupling and low preci
3、sion whilebringing inertia and enhancing the stability of the power system.In this regard,based on the traditional VSG technology,a no-vel virtual inertial control strategy is proposed.The compatibility between the virtual inertia principle and the energy storagecontrol algorithm and the frequency r
4、esponse characteristics of the alternating current side are analyzed.It is concluded that thevirtual inertia generated by the energy storage device and the grid-connected inverter can adjust the alternating current frequencymore directly and accurately.The new virtual inertial control scheme include
5、s additional droop characteristics,energy storagedevice specific control and power reference algorithm,so that the system can actively provide virtual inertia support under mul-tiple disturbances operation.The simulation results verify the effectiveness of the new scheme.Key words:micro-grid;inverte
6、r;virtual inertia;energy storage device;stability0引言近年来可再生能源利用率逐步提高,传统同步发电机在电网中的比例逐渐下降,旋转动能和惯量的好处也减少了,对整个微电网系统来说,是一个挑战 1-3。对于风电系统而言,并网逆变器通常采用被动自适应控制算法,以实现最大功率点跟踪(MPPT),但对惯性支撑的贡献不大 4。因此,适应新形势下微电网系统的稳定性问题已有大量文献开展了研究 5-8 。近年来,虚拟同步发电机(VSG)技术成为了一个研究热点。VSG技术模拟同步发电机的基本原理到逆变器控制算法中,有效解决了低阻尼和惯性的问题。目前,众多学者在VSG
7、并联技术、合并储能控制技术、惯性自适应控制策略等细分领域方面开展了广泛的研究,并获得一些相应的研究成果。1基于VSG的新型虚拟惯性控制算法1.1VSG技术的基本原理VSG的拓扑结构如图1所示。直流母线电压和电流为文献标志码:AJIA Jie,RENWei(State Grid Hulunbuirbower Supply Company,Hulunbuir 021008,China)ude和idc,LCL滤波器的参数分别为Ls1、Rs 1、Ls 2、Rs 2、C。和Rs3。VSG 输出相电流为igk,下标“k为a、b 和c。逆变器eabeSVPWMuin电流环模块Vgabe igabe图1VSG
8、的拓扑结构框图图1中的VSG数学模型可描述为P*+D,(-)-P=JadedtQ:+D,(V-V)-Q=KdtwdtRs333C虚拟阻抗-igabcumVSG算法计算oeRs3P功率(1)作者简介:贾杰(197 3一),男,本科,工程师,研究方向为电力技术;任伟(197 4一),男,本科,工程师,研究方向为电力技术。.219Microcomputer Applications Vol.39,No.9,2023其中,P*和Q*为有功和无功功率指令值,D,和D。是P一f和Q一V下垂系数,P和Q是有功和无功功率反馈值,J和K是有功和无功功率惯性系数,*和为额定角速度和虚拟转子角速度,V*和V是额定电
9、压幅值和输出电压幅值,E为VSG电动势,0 是虚拟转子位置角。当交流负载突然增加时,下垂并瞬间产生功率增量,以抵消交流负载变化,这有助于抑制的进一步下降。故VSG具有出色的惯性和频率调节能力。1.2虚拟惯性和储能算法的兼容性分析采用虚拟惯性后,应设计储能装置的控制算法,以便同时实现储能和虚拟惯性支撑。如图2 所示,储能装置控制算法通常也采用双闭环结构来提高兼容性和可靠性。A0*脉冲(PI)1(PI)2Psc图2 储能装置控制结构图当交流负载突变时,将同时触发VSG中的下垂特性和储能装置中的虚拟惯性,这可以用下面的等式描述:P=D,w +Ps e(w)其中,Ps.是超级电容输出功率。忽略外环PI
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