【微电网研究】基于虚拟同步机特性光伏逆变技术的光储微电网示范工程建设

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基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究

基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究随着电力系统的快速发展和电力需求的不断增长，微电网作为一种新型的电力供应模式，逐渐得到人们的关注。

然而，由于微电网的特殊性，频率和电压的控制成为微电网运行的关键问题之一。

针对这一问题，本文提出了一种基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略。

首先，本文对微电网的基本概念和特点进行了介绍。

微电网是由多种不同类型的电源和负荷组成的小型电力系统，具有自主运行和自主调节的能力。

相较于传统的大型电力系统，微电网具有更高的灵活性和可靠性。

然而，由于微电网电源和负荷的不确定性和不稳定性，频率和电压的控制成为微电网运行中的难点。

基于虚拟同步发电机（VSG）的控制策略是本文的核心研究内容。

VSG是一种模拟真实同步发电机的虚拟电力发生器，能够模拟和控制电力系统的频率和电压。

本文使用VSG作为微电网中各发电机的控制器，通过调节VSG的输出电压和频率来实现微电网的电压和频率控制。

接下来，本文详细介绍了VSG的原理和控制算法。

VSG中的控制算法包括频率控制和电压控制两部分。

频率控制通过调节VSG的输出频率来实现微电网内部负荷和电源之间的平衡，从而保持微电网的频率稳定。

电压控制通过调节VSG的输出电压来实现微电网的电压稳定，保证微电网内部各个节点的电压在合理范围内。

为了验证所提出的控制策略的有效性，本文进行了一系列的仿真实验。

实验结果表明，基于VSG的控制策略能够有效地控制微电网的频率和电压，并且具有良好的稳定性和鲁棒性。

与传统的微电网控制方法相比，基于VSG的控制策略能够更好地适应微电网的不确定性和不稳定性，提高微电网的运行效率和可靠性。

综上所述，本文基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究对于微电网的稳定运行具有重要意义。

通过使用VSG作为微电网中各发电机的控制器，本文提出的控制策略能够有效地控制微电网的频率和电压，提高微电网的运行效率和可靠性。

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器

频率、功率闭环控制器的主要作用分为二个部，功能如下：
3
仿真实验
为了验证虚拟同步发电机模型的可行性，本文在 MATLAB / simulink 环境下搭建了仿真模型。为了简化模型的复杂性，模型中的逆变器用比例环节，、、表示结合调压调频调功控制环节实现虚拟同步发电机仿真模型，额定容量为 10 KVA，额定频率为 50 Hz， 380 V ，额定输出线电压为滤波电容 C i = 100 μF，滤波电感 L i = 0. 2 mH。针对阶跃信号的响应，与同步发电机的输出特性进行对比。仿真负载均为：阻感性负载 R = 120 Ω，L = 0. 01 H 在指定时刻并联相同的阻感性负载。单相输出波形比较如图 5 所示。其中实线是虚拟同步发电机波形，虚线是同步发电机波形。由上图可见，虚拟同步发电机与同步发电机的输出特性基本吻合，但因为虚拟同步发电机中存在
，
28
电工电能新技术
第 29 卷
电流的变化调整了输出电压，从而达到稳定电压的目的。
荷的大小和变化情况，不断地调整 P m ，从而对输出有功功率和频率进行有效的控制。
图2 Fig. 2
电压控制器 Voltage controller 图4 Fig. 4 频率、功率控制器
2. 3
功率、频率控制
第 29 卷第 3 期 2010 年 7 月
电工电能新技术 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy
Vol. 29 ，No. 3 July 2010
基于虚拟同步发电机的微电网逆变器
苏建徽，汪长亮
（教育部光伏系统工程研究中心，合肥工业大学，安徽合肥 230009 ）摘要：本文根据微电网对逆变器性能的要求，借鉴同步发电机的经典数学模型，设计了一种适用于微电网的逆变器控制模型（虚拟同步发电机）。该逆变器具有功率、电压、频率调节的功能，能够根据电网自身以及负荷的变化合理调整输出以满足系统的稳定性要求。在 MATLAB / Simulink 环境下搭建了该系统的仿真模型，仿真结果验证了该方法的正确性和合理性。关键词：微电网；逆变器；虚拟同步发电机

基于虚拟同步电机原理的微网逆变器控制及其仿真分析

ｉｓａｌｈｄｉｈｓｐｐｒＴｈｕｃｉｎｏｉｔａｎｕｅｌｃｒｍｏｉｅｆｒｅＥＭＦｉｎｌｚｄ，ｓｅｔｂｉｅｎｔｉａｅ．ｅｆｎｔｏｆｒｕｌｄｃｄｅｅｔｏｔｖｏｃ（ｓｖｉ）ｓａａｙｅ
数设计原理和仿真模型结构．用该控制策略的逆变微电源具有调压调频和功率控制的２种功能，采能分别适用于微电网的孤岛运行和联网运行工作模式．仿真分析结果验证了该控制策略的有效性．
关键词：电网逆变器；同步电机；微虚拟虚拟调速系统；虚拟励磁系统
ｐｉｃｐｅａｄｉｓｓｍｕａｉｎａａｙｉｒｎｉｌｎｔｉｌｔｏｎｌｓｓ
ＰＥＮＧｅｇ，ＬＵｉｎｈａＡＮｉｌＣｈｎＩＪａ — ｕ，ＰＬ —ｉ
（ｃｏｌｏｅｔｉａｎｎｏｒａｉｎＥｎｉｅｉｇ，ＣｈｎｈＳｈｏｆＥｌｃｒｃｌａｄＩｆｍｔｇｎｅｒｎｏａｇｓａＵｎｉｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇｖｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｃｈｎｈ００ａｇｓａ４１０４，Ｃｈｎ）ｉａ
ａｄｔｅｃｎｒｌｔａｅｙｔａａｅａｐｉｄｉｉｔａｅｕａｉｇｓｓｅａｄｖｒｕｌｘｉｔｎｓｓｎｈｏｔｏｒｔｇｈｔｃｎｂｐｌｎｖｒｕｌｇｌｔｎｙｔｍｎｉｔａｃｔｉｙ — ｓｅｒｅａｏｔｒｉｒｇｉｖｒｅｓｐｏｏｅ．ｅｐｉｃｐｅｆｒｓｓｅｐｒｍｅｅｓｄｓｇｎｈｉｕａｅｉｍｃｏｒｄｉｅｔｒｉｒｐｓｄＴｈｒｎｉｌｏｙｔｍａａｔｒｅｉｎａｄｔｅｓｍｌ— ｎｎｎｔｎｍｏｅｔｕｔｒｒｐｅｅｔｄＴｈｏｒｇｉｎｅｔｒｄｐｉｇｔｅｃｎｒｌｓｒｔｇｒａｉｄｌｓｒｃｕｅａｅ：ｓｎｅ．ｅｍｃｏｒｄｉｖｒｅｓａＯｔｎｈｏｔｏｔａｅｙａｅｃ — ｏｒ

基于虚拟电机技术的光储微网控制策略研究

基于虚拟电机技术的光储微网控制策略研究基于虚拟电机技术的光储微网控制策略研究第一章引言1.1 研究背景与意义近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，人们对光伏发电和储能技术的研究取得了显著进展。

光储微网作为一种集光伏发电、储能系统和微电网于一体的新型能源系统，具有高效、稳定、可靠的特点，被广泛应用于城市、社区、工业园区等领域。

然而，如何优化光储微网的控制策略，提高其性能和经济性，仍然是一个亟待解决的问题。

1.2 国内外研究现状当前，国内外学者在光储微网的控制策略研究方面取得了一定的成果。

其中，一些学者通过分析光储微网的能量流动特性，提出了基于能量管理的控制策略，旨在最大限度地提高能源利用效率；另一些学者使用智能优化算法，如遗传算法、模糊控制等，来优化光储微网的控制参数，使其在不同工况下都能实现最佳性能。

1.3 本文研究内容与结构安排本文的研究内容主要包括：光储微网的控制策略调研与分析、基于虚拟电机技术的光储微网控制策略设计与仿真等。

具体结构安排如下：第二章光储微网的控制策略调研与分析2.1 光储微网的基本原理与组成2.2 光储微网的控制策略分类2.3 光储微网控制策略存在的问题与挑战第三章基于虚拟电机技术的光储微网控制策略设计3.1 虚拟电机技术的原理与应用3.2 基于虚拟电机技术的光储微网控制策略设计方法3.3 光储微网控制策略的仿真实验第四章结果与分析4.1 不同控制策略在光储微网中的应用效果对比分析4.2 基于虚拟电机技术的光储微网控制策略的优势与不足分析第五章总结与展望5.1 主要研究成果总结5.2 研究工作的不足与改进方向展望结论本文基于虚拟电机技术，对光储微网的控制策略进行了研究。

通过调研与分析光储微网的控制策略，我们发现现有的控制策略存在一些问题与挑战。

在此基础上，我们提出了基于虚拟电机技术的光储微网控制策略，并进行了仿真实验。

实验结果表明，基于虚拟电机技术的光储微网控制策略在提高能源利用效率、增强系统稳定性方面具有显著优势。

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器

序言
能源的日益匮乏，得基于新能源的分布式发使
求逆变器够根据负荷的大小合理分配输出功率。当
微电网处在孤岛状态时，求逆变器不仅能够满足要
负荷的功率需求，而且必须保证输出电压的幅值、频率达到用电标准。因此虚拟同步发电机的控制结构上主要分为虚拟算法，电压控制，功率频率调节三大
性，满足微电网的运行要求。假定励磁及机械转矩为恒定，以标幺值表示的同步发电机二阶经典模型如（）１式：
“ ｄＥｄ＋Ｘｑｑ— ｒｉｉ。ｄ
电网的运行状态和负荷的要求进行合理的控制。本
文利用同步发电机的经典二阶数学模型，计了一设种虚拟的同步发电机算法，逆变器能够模拟同步使发电机的输出特性，满足微电网的运行要求。
２虚拟同步发电机控制
２１虚拟同步发电机的原理．
在并网与孤岛两种状态之间平滑地切换，证了供保
电质量和可靠性。
逆变器作为微电网发展的关键，它必须根据微
虚拟同步发电机是参照同步发电机的二阶经典数学模型，拟同步发电机阻抗大、性大、模惯自同步等诸多优点，使逆变电源具有同步发电机的输出特
基于虚拟同步发电机的微电网逆变器
苏建徽，汪长亮－
（育部光伏系统工程研究中心，教合肥工业大学，安徽合肥２００）３０９摘要：本文根据微电网对逆变器性能的要求，鉴同步发电机的经典数学模型，计了一种适用于借设

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联稳定性研究的开题报告

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联稳定性研究的开题报告一、选题背景随着能源需求的不断增长和新能源技术的快速发展，微电网作为一种集中式和分布式能源系统的混合形式，已经广泛应用于电网和社区能源管理等领域。

微电网逆变器并联技术是微电网中的重要组成部分，可以提高系统的可靠性和经济性。

然而，逆变器并联运行过程中容易出现电流失调和稳定性问题，影响微电网整体功率质量和安全稳定运行。

因此，如何提高微电网逆变器并联的稳定性一直是研究热点。

二、研究目的本课题旨在通过建立基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联模型，研究逆变器并联运行过程中的电流失调和稳定性问题，并提出相应的解决方案和控制策略，为微电网的稳定运行提供支持。

三、研究内容和方法本研究首先建立基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联模型，并实现逆变器的控制与运行。

然后，通过仿真分析逆变器并联过程中的电流失调和稳定性问题，并探究其原因。

最后，提出相应的解决方案和控制策略，如采用动态电流共享控制策略、优化电容电感器参数配置等方法，以提高微电网逆变器并联的稳定性。

四、研究意义本研究在实际应用中具有重要意义。

一方面，通过解决逆变器并联运行中的失调和稳定性问题，可以提高微电网的可靠性和经济性，增强其稳定运行能力，从而更好地满足电力需求。

另一方面，本研究还可以为微电网逆变器并联控制策略的研究提供参考，为微电网的发展提供支持。

五、预期成果本研究预期获得以下成果：1.建立基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联模型，实现逆变器的控制与运行；2.分析逆变器并联过程中的电流失调和稳定性问题，探究其原因；3.提出相应的解决方案和控制策略，如动态电流共享控制策略、优化电容电感器参数配置等方法；4.验证所提出的策略和方法，评价其稳定性和可靠性，为微电网的发展提供支持。

六、研究进度计划第一阶段：文献调研和学习基础知识。

时间：1个月。

第二阶段：建立基于虚拟同步发电机的微电网逆变器并联模型。

时间：2个月。

基于虚拟同步发电机的微电网控制方法研究

抑制电流的突变；具有自同步功能，接入大电网时可以被大电网拉同步；转动惯量大，过载能力强。这些特性使其在并网发电上有独特的优势。电力系统对同步发电机的各种调控控制已经相当完善，因此本文提出了虚拟同步发电机 ( Virtual Synchronous Genera简称 VSG ) 的概念，使逆变电源通过相应的控制，对外表现出 tor，同步发电机的特性，这样可以把电力系统中各种完善的理论应用到微电网中，解决微电网中逆变器电压、功率调节的技术难题。图 2 为虚拟同步发电机模型框图。假设直流侧是电压恒定的储能设备，并且允许能量的双向流动。虚拟同步发电机的算法如式 ( 1 ) 所示，采用同步发电机的二阶模型 [ 4 － 5 ] ，可以有效地模拟发电机的转子机械特性和定子电气特性。 = Esin（ ωt + σ ） = U +I （ r + jx ） E a d (1) dΔ ωm = － = Pm － Pe Tm Te J d ωm ωm — 励磁电动势， — 定子端电压， — 定子电枢电阻，其中： E U ra xd
图1
微电网基本结构图
Electrical Automation | 59
《电气自动化》 2010 年第 32 卷第 4 期
电力系统及其自动化
Power System ＆ Automation
图3
电压控制图
定系统电压。其余的逆变电源进行功率协调控制来满足功率平衡的问题。 3． 1． 1 控制图2 虚拟同步发电机模同步发电机中的励磁调节系统可维持机端电压某点电压水平，并使机组间无功功率 Q 分配达到合理分配。本文采用同步发电机励磁调节系统的原理来设计虚拟同步电机的电压调节控制器。同步发图6 一次调频控制图图5 一次、二次调频外特性曲线电压频率图4 频率控制图

基于虚拟同步发电机的三相四桥臂微网逆变器控制技术研究

基于虚拟同步发电机的三相四桥臂微网逆变器控制技术研究微网是能源的一个重要载体,通过微网可以实现对不同区域的快速实地供电。

但是随着科学技术的飞速发展,微电网中的电力电子器件的数量日趋增多,这就导致了微电网的抵抗外界干扰和动态响应的能力变差。

而虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generators,VSG)技术能够模拟同步发电机(Synchronous Generator,SG)的外特性,能够给微电网提供足够阻尼支持和惯性支撑,从而来有效地解决微电网稳定运行的问题。

本文针对基于VSG的微网逆变器在不平衡负载下的运行控制方法进行了研究。

首先,借助传统SG的数学模型以及其所具有的一次调频和一次调压特性,推导出了VSG的有功调频控制环以及无功调压控制环。

其次,针对传统逆变器带不对称和非线性负荷能力差,提出了一种基于三相四桥臂逆变器的改进分序控制方法,使用双旋转坐标系技术对逆变器输出的耦合的正负序电压进解耦分离,实现了正负序电压的独立控制;同时针对独立的零序电压,设计了一种虚拟构造αβ坐标系的技术,实现了对零序电压更加有效的控制。

然后,为了能够使得逆变器在带不平衡负载的情况下实现离并网平滑切换,提出了一种基于三相四桥臂逆变器的VSG离并网双模式切换控制方法,该控制方法能够实现离并网模式切换时无需改变控制算法;为了能够提升VSG在系统不对称情况下的运行性能,提出了基于序网络模型的VSG控制算法,通过结合预同步控制使得逆变器带不平衡负载并网时的冲击电流变小,同时在此基础上加入电压电流双闭环控制来提升系统的动态性能。

最后,通过MATLAB/simulink对所提出的控制算法进行了验证,并搭建了基于VSG控制的逆变器实验控制平台,对VSG算法进行了初步的实验验证。

基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略研究

基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略研究基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略研究随着可再生能源的不断发展和应用，光伏系统在电力系统中的比重也越来越大。

并网逆变器作为光伏系统的核心组件，其控制策略对光伏系统的运行和性能具有重要影响。

近年来，基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略被广泛研究，其具有良好的稳定性和适应性。

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）是一种模拟传统同步发电机的控制方法，它可以将光伏系统与电网有效地连接起来。

VSG控制策略通过控制逆变器的电压和频率，使其与电网保持同步运行，从而实现光伏系统的并网运行。

此外，VSG控制策略还具有电网支持功能，可以提供无功功率和频率响应等特性，增强光伏系统与电网的稳定性。

本文基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了深入研究。

首先，介绍了光伏系统的基本原理和逆变器的工作原理。

然后，详细阐述了虚拟同步发电机的原理和控制策略。

VSG控制策略主要包括电流控制环和电压控制环两个环节，通过对逆变器输出电流和电压进行精确控制，实现光伏系统与电网的同步运行。

在电流控制环中，采用基于dq坐标系的电流控制方法，通过对逆变器输出电流的反馈控制，实现无功功率的控制。

在电压控制环中，采用频率锁定环控制方法，通过反馈控制逆变器输出电压的频率，实现与电网的同步运行。

接着，本文对虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了仿真实验。

采用Matlab/Simulink软件建立了光伏系统模型，对不同工况下的VSG控制策略进行了仿真分析。

仿真结果表明，基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略具有较高的稳定性和追踪精度，能够有效提高光伏系统的并网性能。

最后，本文对虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了优化改进。

结合模糊控制和PID控制方法，提出了一种混合控制策略，能够更好地应对电网故障和并网不稳定等问题。

优化后的虚拟同步发电机控制策略在实验中进行了验证，结果表明其在提高光伏系统与电网的动态响应和稳定性方面取得了明显优势。

基于虚拟同步发电机的光伏逆变器并网控制的研究开题报告

基于虚拟同步发电机的光伏逆变器并网控制的研究开题报告一、研究背景和意义随着能源需求的不断增长和环境污染的加剧，全球对于清洁能源的需求正在逐渐增加。

光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用前景。

与传统的电网相比，光伏发电并网对于其控制策略要求更严格。

其中，光伏逆变器作为连接光伏电池板和电网之间的关键设备，其并网控制策略直接影响到光伏发电系统的运行效率和稳定性。

当前，光伏逆变器并网控制方法主要包括传统的电压控制方法和频率控制方法。

然而，传统控制方法在一定程度上存在着响应速度慢、精度不高等问题。

为了提升并网控制的精度和稳定性，虚拟同步发电机控制方法成为了近年来研究的热点。

该方法基于虚拟同步发电机来实现光伏逆变器与电网的同步，并通过对电网电压和频率的控制，来提高光伏发电系统的电能质量和控制精度。

因此，本文将对基于虚拟同步发电机的光伏逆变器并网控制方法进行深入研究，旨在探索一种更加精准和稳定的光伏发电并网控制方法，并为实现光伏发电系统的可靠运行提供技术支持。

二、研究内容和方法本研究将基于虚拟同步发电机理论，利用Matlab/Simulink仿真平台进行模拟实验，并构建光伏发电系统的数学模型。

主要研究内容包括：1.分析虚拟同步发电机控制方法的原理和特点，设计基于该方法的光伏逆变器并网控制策略。

2.建立基于虚拟同步发电机的光伏逆变器数学模型，并分析其在并网过程中的动态特性。

3.利用Matlab/Simulink仿真平台，对虚拟同步发电机控制方法和传统控制方法在光伏发电系统中的效果进行比较和分析。

4.通过实验验证，探究基于虚拟同步发电机的光伏逆变器并网控制策略在实际应用中的可行性和稳定性。

三、预期研究成果1.设计出基于虚拟同步发电机的光伏逆变器并网控制方法，并分析其优势和局限性。

2.建立基于虚拟同步发电机的光伏逆变器数学模型，并分析其在并网过程中的动态特性。

3.通过对仿真实验结果的分析，评估虚拟同步发电机控制方法在光伏发电系统中的性能表现。

虚拟同步发电机及其在微电网中的应用

虚拟同步发电机及其在微电网中的应用一、本文概述随着能源转型和可持续发展的深入推进，微电网作为一种能够整合分布式能源资源，提高能源利用效率，增强电网稳定性的重要方式，受到了广泛关注。

作为微电网中的关键设备，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）的出现，为微电网的稳定运行和能源优化调度提供了新的解决方案。

本文将对虚拟同步发电机的基本原理、技术特点以及在微电网中的应用进行深入探讨，旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

本文将对虚拟同步发电机的基本原理进行介绍，包括其产生背景、工作原理以及与传统发电机的异同点。

在此基础上，分析虚拟同步发电机的技术特点，包括其控制策略、响应速度、稳定性以及能源利用效率等方面的优势。

本文将详细探讨虚拟同步发电机在微电网中的应用。

微电网作为一种新型电力系统结构，具有分布式、自治性、可调度等特点，而虚拟同步发电机作为其关键设备，能够在提高微电网稳定性、优化能源调度、减少能源浪费等方面发挥重要作用。

本文将通过案例分析、仿真实验等方法，详细阐述虚拟同步发电机在微电网中的应用效果及其实际应用中的挑战和解决方案。

本文将对虚拟同步发电机未来的发展趋势进行展望，包括其技术升级、应用场景拓展、智能化发展等方面的可能性。

通过本文的探讨，期望能够为虚拟同步发电机在微电网中的进一步应用和推广提供有益的思路和建议。

二、虚拟同步发电机的基本原理虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）是一种通过电力电子变换器模拟同步发电机运行特性的技术。

其基本原理在于利用先进的控制算法和电力电子技术，使分布式电源在微电网中表现出类似传统同步发电机的外特性，从而增强微电网的稳定性和可靠性。

VSG的基本原理主要包含两个方面：一方面是通过电力电子变换器控制分布式电源的输出电压和电流，使其具有同步发电机的电压和电流波形；另一方面是通过模拟同步发电机的转动惯量和阻尼特性，使分布式电源在微电网中具有类似同步发电机的惯性响应和阻尼特性。

基于虚拟同步发电机技术的微电网运行控制仿真

基于虚拟同步发电机技术的微电网运行控制仿真为了确保微电网的稳定运行，必须要有一套成熟的控制系统，本文在原有的控制系统的基础上提出了一个新的控制方式——虚拟同步发电机技术（VSG）。

该技术模拟了同步发电机的外特性，可以使微电网稳定运行。

本文采用PSCAD / EMTDC 软件对微电网进行仿真分析。

仿真结果表明，提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行，并能实现微电网从孤岛运行方式到并网运行的平稳过渡。

标签：分布式电源;微电网;控制引言能源——世界经济增长的主要驱动力，人类文明延续发展的基础。

随着世界经济和人口的不断增长，对能源的需求量也不断增大，短缺的问题也越来越严重。

能源利用率的提高、新能源的开发、可再生能源的加强利用，是解决各国经济和社会发展过程中能源紧缺所必须要面临的。

从而分布式电源得到大力开发，但是分布式电源存在很多缺点，并且，当系统不正常运行时，分布式电源不得不退出运行，这样分布式电源的利用率就下降了许多，所以微电网就产生了，微电网是一个灵活可控的小电网。

它结合了负荷和分布式电源形成了一个能够实现自我控制与保护管理的可自治的小型发配电系统。

微电网有两种运行方式，这给大电网减轻了供电压力，同时也提高了对负荷的供电可靠性。

只有通过应用先进的控制方式才可保证两种运行方式的稳定运行，以及稳定的相互切换。

所以本文将主要研究微电网的控制方式。

微电网概况微电网是指由分布式电源、负荷、储能装置、能量转换设施、控制系统等组成的小型发电系统，可以看作是基于分布式发电装置的、管理局部能量供求关系的小电网[1]，它既可以与主系统并网运行，也可以与主系统分离后孤岛运行，其结构如图1所示。

两个相并联的DG1和DG2、逆变器、主电网、开关以及负载这几部分构成了微电网。

在运行模式为并网时，微电网通过开关与主电网相连，这种运行模式减轻了主电网的负担，并且提高了负载的抗干扰性。

但是在电网故障或检修的情况下，开关将断开，主电网与负载相离，系统将按预先设定的功率分配原则向微电网中所有重要负载供电，这样的作方式叫做孤岛运行。

基于虚拟同步控制的微网逆变器运行特性的研究

AbstractUnder the pressures of resource shortages, environmental issues, the grid security and reliability requirements, the traditional power production and transmission are being changed gradually. Basd on the use of renewable energy resources, the distributed generation (DG) is being penetrated into grid system rapidly. In recent years, with its higher energy efficiency, less losses of transmission and distribution, higher reliability, less pollution, etc, DG has received much attention. In order to reduce the adverse effects of DG access to the grid, while maximizing its strengths to better promote the integration and application of large-scale DG system, the concept of microgrid was raised.The inverter is used as the interface to connect most of DGs to the grid. As a micro-grid basic power electronics interface, its reasonable and effective control would impact on the security and stability of microgrid operation directly. With virtual synchronization control technology and good performance in the distributed generation control, it has drawn great attentions. This paper includes:(1) From a mathematical model of the synchronous generator, virtual synchronization control strategy is analysed. Then combining with droop characteristecs of synchronous generator, the implementation process of the two control loops including active/frequency, reactive power/amplitude of virtual synchronization control is derived in detail. Small signal model of virtual synchronization control strategy is build. Moreover, based this control a microgrid model is built in PSCAD/EMTDC, from which the phase response is compared with small signal model from MATLAB, the consistency between both verifies the correct of the small signal model built.(2) Microgrid needs to be operated in the grid-connected or islanded mode, and the seamless transfer between both is requred. A clearly analysis of implementation process of the virtual impedance manner is presented, as well as operation characteristics of transferring from grid-connected mode to islanded mode, to achieve seamless transfer of microgrid operation modes based on virtual synchronization control. For the problem that grid-connect can not achieved with load based on this method, a non-impact method to connect to the grid with load is proposed without any didecate synchronization units, which uses the phase angle of output voltage of synchronization inverter as the reference angle of rotating frame, and a extra compensation quantity of reference angle frequency of inverter could be obtained by the PI close-loop control in rotating frame, so as to track the phase angle of grid voltage automatically. The effectiveness and feasibility were verified by the simulation results onPSCAD/EMTDC.(3) When a balanced voltage sag occurs in the grid, virtual synchroniztion control strategy is changed and the output power reference values are adjusted according to the sag magnitude, to achieve low voltage ride through function for the microgrid, and reactive power is outputed to support the recovery of the grid voltage. When an unbalanced failure, to extract positive and negative components according to the symmetrical component method, and to add negative sequence current suppression unit, thus output power of the inverter is ensured to follow their preset value respectively. The effectiveness of the proposed method is verified by simulation results on PSCAD / EMTDC(4) The design and implementation of software and hardware of microgrid inverter experiment platform. Through testing the prototype built, output voltage of the inverter can be self-synchronized quickly with that of the grid from the experimental results under the condition of power supply to the load. And the load is connected to the system with small impact, which shows good dynamic performance. The proposed control strategy is verified effectively.Keywords: microgrid; virtual synchronization control; self-synchronization control; voltage sag; operation mode transfer目录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书 (I)摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 微网研究现状 (2)1.2.1 微网的发展现状 (2)1.2.2 微网的控制策略 (4)1.2.3 微网的运行特性 (5)1.3 本文的主要研究内容 (7)第2章基于虚拟同步控制的微网模型及小信号分析 (9)2.1 同步发电机数学模型 (9)2.2 基于虚拟同步控制的微网模型 (11)2.2.1 同步发电机的下垂特性 (12)2.2.2 虚拟同步控制的实现 (12)2.3 基于虚拟同步控制的微网小信号稳定性分析 (14)2.3.1 小信号模型的建立 (14)2.3.2 仿真结果与分析 (16)2.4 本章小结 (17)第3章微网运行模式切换运行特性和切换方法研究 (18)3.1 一种无冲击带负荷并网方法 (18)3.1.1 虚拟阻抗方式并网方法 (19)3.1.2 一种无冲击带负荷并网方法 (21)3.2 并网模式切换至孤岛模式的运行特性分析 (23)3.3 微网运行模式切换过程仿真分析 (24)3.3.1 并网过程仿真分析 (24)3.3.2 离网过程仿真分析 (28)3.4 本章小结 (29)第4章电压跌落时微网逆变器运行特性研究 (30)4.1 电压跌落故障对微网逆变器的影响 (30)4.2 电压对称跌落时微网控制策略研究 (31)4.3 电压不对称跌落时微网控制策略研究 (33)4.3.1 不对称电网电压正负序分量的提取方法 (33)4.3.2 改进的虚拟同步控制策略 (35)4.4 电压跌落时微网仿真分析 (36)4.4.1 对称故障时仿真分析 (36)4.4.2 不对称故障时仿真分析 (39)4.5 本章小结 (41)第5章微网逆变器系统实验平台 (43)5.1 系统平台总体结构 (43)5.2 硬件平台的参数与设计 (44)5.2.1 主电路设计 (44)5.2.2 控制系统电路设计 (45)5.3 实验平台软件设计 (48)5.4 实验结果 (50)5.4.1 孤岛运行实验 (50)5.4.2 预同步运行实验 (51)5.5 本章小结 (52)结论 (53)参考文献 (55)致谢 (60)附录A 攻读学位期间取得的研究成果 (61)第1章绪论1.1 选题背景及意义随着电力规模不断扩大，在过去数十年，电力系统已成为大容量机组集中发电、远距离超高压输电系统。

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器

基于虚拟同步发电机的微电⽹逆变器基于虚拟同步发电机的微电⽹逆变器作者：苏建徽，汪长亮， SU Jian-hui， WANG Chang-liang作者单位：教育部光伏系统⼯程研究中⼼,合肥⼯业⼤学,安徽,合肥,230009刊名：电⼯电能新技术英⽂刊名：ADVANCED TECHNOLOGY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND ENERGY年，卷(期)：2010，29(3)被引⽤次数：0次参考⽂献(13条)1.鞠洪新分布式微⽹电⼒系统中多逆变电源的并⽹控制研究 20062.鲁宗相.王彩霞.闵勇.周双喜.吕⾦祥.王云波微电⽹研究综述 2007(19)/doc/93dc0dcea1c7aa00b52acba0.html ssetter R.Akhil A.Marnay C Integration of distributed energy resources:The CERTS microgrid concept 20024.Robert H Lasseter.Paolo Piagi Control and design of microgrid components 20065.Katiraei F.Iravani R.Hatziargyriou N Microgrids management 2008(3)6.Yunwei Li.Vilathgamuwa D M Design,analysis and real-time testing of a controller for multibus microgrid system 2004(5)7.Xunwei Yu.Zhenhua Jiang.Yu Zhang Control of parallel inverter-interfaced distributed energy resources 20088.倪以信.陈寿孙.张宝霖动态电⼒系统的理论和分析 20029.丁明.杨向真.苏建徽基于虚拟同步发电机思想的微电⽹逆变电源控制策略 2009(8)10.汤蕴璆.史乃电机学 200511.刘维烈电⼒系统调频与⾃动发电控制 200612.F Katiraei.M R Iravani Power managerment strategies for a microgrid with multiple distributed generation unit 2006(4)13.吴义勇.孙旭东.柴建云永磁磁阻发电机的电压控制 2006(4)相似⽂献(10条)1.学位论⽂廖华基于⽆互连线下垂控制逆变器组⽹的⾃治微电⽹运⾏特性的研究2008利⽤多种能源形式组成的微电⽹供电系统，是提⾼供电可靠性和灵活性，改善现有电⼒结构的有效途径。

211213697_基于虚拟同步发电机技术的风光储发电系统探索

基于虚拟同步发电机技术的风光储发电系统探索隋秋楠【摘要】区别于传统同步发电机在电力系统的主导地位，基于电力电子变流技术的风光储等新能源发电大量并入电网，但其缺少旋转惯性和阻尼分量导致系统稳定性降低。

为了维持系统稳定性，使新能源发电具有和火电一样的同步电机特性，虚拟同步发电机控制技术（VSG）应运而生。

文章介绍了VSG 的概念与原理，在电磁暂态仿真PSCAD/EMTDC 搭建一套风光储发电系统模型，进行了故障穿越模式下的技术比较，仿真结果表明VSG 控制策略可以提供无功功率、频率控制稳定系统功率波动，提高系统稳定性。

【关键词】风光储；PSCAD；VSG；故障穿越；电力系统引言经济的快速发展带来对能源的更深层次需求，大电网的发展可以在很大程度上满足对电力的需求，但在面对多元的需求时其不足也开始显现，如不同的工业用电、居民用电的需求以及个性化供电需求。

分布式发电以其经济性和灵活性越来越受到重视，实现电力资源的优化配置，从而提高电力利用效率。

尽管分布式发电本身有很多优点，但不可否认对比大电网，其更容易受到干扰甚至脱网，进而造成电网安全事故。

在分布式发电系统中，由于大量的电力电子设备的接入，使得系统运行时旋转惯性和阻尼分量很小，并且风光发电系统输出功率具有不稳定性，负载的多变导致系统在频率和电压控制的难度上陡增，为了保证稳定性，系统结构就会更为复杂。

储能系统的增加，采用虚拟同步发电机控制技术使得系统具有传统同步电机特性，增加系统的阻尼分量和旋转惯性，提高系统的稳定性和新能源的友好性。

清洁能源开发利用过程中，储能技术的加入，是实现储备能量、不浪费能源和实现能源资源科学利用的关键所在，且对今后能源结构转型产生直接影响，所以清洁能源开发利用与储能技术发展有密切关联，需要促成两项工程的顺利推进、协同发展，可有效推动我国实现绿色经济发展，也希望本次研究具有较强借鉴与参考价值。

一、VSG原理VSG技术就是参考同步电机的机械方程与电磁方程构建虚拟的网压和频率的控制器，这是一种系统控制的策略，大量的电力电子器件使用使得这种策略可以实现，控作者简介：隋秋楠，本科，蒙东协合新能源有限公司，工程师。

基于虚拟同步发电机的光-储调频控制策略研究

基于虚拟同步发电机的光-储调频控制策略研究严干贵;张礼珏;赵伟哲;张钰【摘要】太阳能光伏发电作为一种可再生能源发电在电网中渗透率不断升高,与此同时,对于系统稳定性的影响也越来越不得忽视.首先,对光伏发电系统输出特性进行分析.针对光伏并网发电在遇到频率波动时不具备惯性和调频能力的问题,提出了应用储能补偿系统的调频需求,通过对储能逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,使光-储作为一整体对外具备类似同步发电机特性,同时该系统还拥有保证光伏对外输出功率稳定的能力.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出调频控制策略的有效性.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】6页(P1-6)【关键词】虚拟同步发电机;光伏;储能;调频;控制策略【作者】严干贵;张礼珏;赵伟哲;张钰【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林吉林 132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林 132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林 132012;东北电力大学电气工程学院,吉林吉林 132012【正文语种】中文【中图分类】TM615;TM464;TM732随着世界各国对能源的需求量逐步增高，化石能源短缺，环境问题日益凸显[1-2]。

光伏发电凭借其节能、环保、稳定等优点得到大力发展。

然而，光伏渗透率水平不断增高，为了维持电力供需平衡，同步发电机的容量需要相对减少。

这导致了较低的系统惯性，而光伏并网基于电力电子并网单元动态响应速度快，无惯性补充[3]。

当系统负荷变化发生频率不稳定时，不具备像同步发电机一样对电网有频率支撑能力。

文献[4]提出增大或降低光伏电池直流电压，使光伏电池输出功率偏离最大功率点运行，从而减载运行。

当系统频率跌落时，降低或增高电压使光伏增加出力，但该方法没考虑到运行经济性，实用性不强。

为使光伏发电系统具备同步机特性，有学者提出利用储能来提供功率支持，并提出虚拟同步发电机控制方法[5-8]。

基于虚拟同步发电机控制策略的风光并网技术

基于虚拟同步发电机控制策略的风光并网技术邵海;李平;付薇冰;杨国华【摘要】以风电、光伏为代表的分布式能源需要依靠并网逆变器接入电网.随着分布式新能源在电网中的渗透率不断攀升,逆变器低惯量和欠阻尼等缺陷愈发明显,稳定性问题愈发严重.虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术借鉴了同步发电机运行机制,将其融合到电力电子逆变器控制策略中,提高了电力系统的稳定性.借助虚拟同步机技术,介绍了风力虚拟同步机(Wind Power VSG,WP-VSG)和光伏虚拟同步机(Photovoltaic VSG,PV-VSG)结构及其动态性能.在MATLAB/Simulink仿真软件中的仿真试验验证了PV-VSG结构及相应控制策略,证明了在光伏出力波动时能为微电网提供频率支撑.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】3页(P16-18)【关键词】虚拟同步发电机(VSG);逆变器控制;分布式发电;风光并网;频率稳定【作者】邵海;李平;付薇冰;杨国华【作者单位】国网新疆电力公司经济技术研究院,新疆乌鲁木齐 830011;国网新疆电力公司经济技术研究院,新疆乌鲁木齐 830011;国网新疆电力公司经济技术研究院,新疆乌鲁木齐 830011;国网新疆电力公司经济技术研究院,新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】TM7430 引言风光等可再生能源的出力通常会受环境、天气等综合因素的影响，具有一定的有限性和随机性，因此其特性区别于常规能源，会导致交流母线上频率变化过快，降低了供电质量与可靠性。

风电、光伏等发电系统相比于传统发电机组呈现出低惯性和少阻尼的特点，没有能力对维持电网动态稳定性作出应有贡献。

随着系统电力电子化程度越来越高,电力电子变流器低惯量和欠阻尼的天然缺陷日益暴露,电网的安全稳定运行受到了挑战。

如何通过对关键控制策略的革新，保证高比例、大规模风光友好接入已成为学界讨论的热点。

基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究
温春雪;毛健;王鹏;李建林
【期刊名称】《内蒙古电力技术》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。

最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。

【总页数】8页(P1-8)
【作者】温春雪;毛健;王鹏;李建林
【作者单位】北京未来电化学储能系统集成技术创新中心(北方工业大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TM615;TM46
【相关文献】
1.基于虚拟同步发电机的光-储调频控制策略研究
2.基于虚拟同步发电机技术的变流器控制策略研究
3.构网型储能变流器及控制策略研究
4.光储系统电网侧故障下VSC变流器的跟网-构网型控制方法
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