基于LADRC的虚拟同步发电机控制策略研究

【摘要】：受传统能源存储容量的限制和对环境污染的影响,人们对分布式发电(Distributed Generation,DG)投入愈来愈多的关注。分布式能源会影响整个系统的稳定性。虚拟同步发电机控制技术(Virtual Synchronous Generators,VSG)通过控制算法使大功率电力电子器件可以模拟同步发电机对外输出特性,即具有一定的惯性和阻尼。首先,本文分析了传统同步发电机的数学模型和有功频率、无功调压特性。建立了虚拟同步发电机控制的三相逆变器数学模型,并分析了模型的工作原理。给出了控制中参数的取值原则、整定方法和主电路滤波器的原件参数设计思路。其次,引入线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)到VSG中,具体运用在VSG控制两个方面:第一,运用在VSG有功调频特性中的转子方程上,用来针对分布式能源在独立微网中因负荷投切致使系统功率平衡打破,从而引起的系统频率波动问题;建立了模拟发电机二次调频,以减少频率变化为目标的线性自抗扰控制模型;根据频率波动,利用线性自抗扰控制改变VSG出力,从而改变VSG输出功率给定值达到减少频率波动的目的;第二,电网电压不平衡期间,针对VSG输出电流非正弦化的问题,设计了适用于VSG控制的改进平衡电流法。将LADRC运用在电流环中,使VSG输出电流近似正弦化,更好穿越故障。最后,在MATLAB/Simulink环境内对上述控制策略进行仿真,验证了所提的控制策略在独立微网工况下电网频率调节方面和在并网工况下穿越不平衡电压故障方面,具有优化VSG性能的能力。