基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略研究及仿真分析

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1、2叭7年7月25日第34卷第4期通毪电l潦技术TelecomPowerTechnologyJul．25，2017，V01．34No．4doi：10．19399／j．cnki．tpt．2017．04．005瀚黼麟基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略研究及仿真分析李顺1，李义海2(1．三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002；2．神农架供电公司，湖北神农架442400)摘要：针对微电网中惯性不足而引起的系统稳定性问题，提出了一种借鉴传统同步发电机控制机理的逆变器控制策略，即虚拟同步发电机(VSG)控制策略。该控制策略在提高微电网惯性的同时，使逆变器具有调频调压和功率控制的功能

2、。文中研究设计了虚拟调速系统和虚拟励磁系统以及内部的电压电流控制环节，并在Digsilent环境下搭建了该系统模型，仿真分析结果验证了该控制策略的有效性。关键词：分布式电源；虚拟同步发电机；虚拟调速器；虚拟励磁器Contr01StartegyandSimulationAnalysisofDistributedInvertersBasedonVSGLIShunl。LIYi-hai2(1．CollegeofElectricalEngineering&NewEnergy，ChinaThreeGorgesUnive础y，Yichang443002，China；2．Shenno蛔iaPower

3、SupplyCompany，Shenno蛔ia442400，Chim)Abstract：Aimingatthestabilityofthesystemcausedbyinertiainmicrogrid，anewcontrolstrategybasedontraditiomlsynchronousgeneratorcontrolmechanismisproposed，thatisvirtualsynchronousgenerator(VSG)controlstrategy．Thecontrolstrategycanimprovethemicrogridinertia，whichput

4、stheinverterhavethefunctionsoffrequencymodulation，voltageregulationandpowercontr01．Inthispaper，thevirtualspeedregulatirlgsystemandthevirtualexcitationsystem，aswellastheinternalvoltageandcurrentcontrolaredesigned，andthesystemmodelisbuiltundertheDigsilentenvimnment．Andtheresultsverifythevalidityo

5、ftheVSGcontrolstrategy．Keywords：distributedinverter；virtualsynchronousgenerator；virtualspeedgovernor；virtualexcitationcontroUer0引言在能源需求和环境问题的双重压力之下，分布式发电和微电网技术的发展受到越来越多的关注。随着含有电力电子装置的分布式电源在微电网中渗透率的不断提升，传统同步发电机数量的减少，电力系统的旋转备用容量及转动惯量也相对减少，从而导致了微电网成为一个弱惯性系统，当微电网失去大电网的支撑运行在孤岛模式下时，受到微小扰动也将使得系统无法保证稳定

6、运行L1。J。在基于电力电子逆变器并网的分布式发电系统中，逆变器通过在直流侧配备储能装置，并设计相应的控制算法可以使逆变电源模拟传统的同步发电机的频率和电压控制特性，从而增加系统惯性睁7

7、。本文借鉴同步发电机的二阶模型，对虚拟频率控制环节和虚拟励磁控制环节进行了设计，使逆变器能在孤岛运行时起到电压频率的支撑作用。同时对逆变器采用虚拟同步控制的微网系统建立了较完整的小信号模型，为系统稳定的控制提供了参考。1虚拟同步发电机控制1．1虚拟同步发电机控制原理图基于VSG控制的分布式逆变电源整体控制策略如图1所示，为更好地研究逆变单元的控制方法，忽略收稿日期：2017一04—15作者简介：李顺

8、(1992一)，男，湖北仙桃人，硕士研究生，研究方向为微电网运行与控制。李义海(1976一)，男，湖北神农架人，主要从事输电运检。分布式能源自身的动态响应，用直流源来代替。图1VSG整体控制框图图1中，Ud。为等效直流电压源；R1、L1和C分别为滤波电感内阻、滤波电感及滤波电容；R：和L2分别为线路电阻和线路电感；J。k表示滤波电感输出的三相电流；U。k表示滤波电容两端电压；P一、Q一为逆变器输出有功功率和无功功率的测量值；P小Qr。r为有功功率及无功功率