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电压不平衡下虚拟同步发电机控制策略研究

许美慧  
【摘要】:随着接入电网的用户越来越多,电力系统的结构越来越复杂,电网遭遇各种故障和突变的机率也越来越大。为了提高虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)输出在电网故障情况下的稳定性,本文主要对电网电压不平衡下的电流畸变和功率波动问题进行分析。首先,本文分析了VSG的基本结构和控制原理,并介绍了VSG控制算法。给出了LC滤波器的相关参数计算方式以及孤岛、并网两种工作状态下的有功-频率控制和无功-电压控制。为了输出稳定的电压和电流,采用了电压电流双闭环控制模块。然后,为适应功率变化,对阻尼系数和转动惯量自适应调节采用了一种自校正模糊控制。通过自校正参数N,对虚拟参数模糊控制中的量化因子进行比例缩放,形成了灵活可变的误差归一化处理过程,使得模糊控制论域能够与角频率误差相适应,为系统提供与暂态变化相适应的阻尼与惯性。随后,对电网电压不平衡状态下,VSG的运行情况进行了深入分析。对传统的平衡电流法进行改进。根据拓扑结构,利用逆变电路参数,计算出正序参考电流,减少了一组PI控制器。利用负序分量的二倍频特性,采用比例积分一阶谐振控制器(Proportional Integral Reduced Order Quasi-Resonance,PIROQR),对负序电流进行控制,实现VSG不平衡状态下输出电流平衡、有功功率波动抑制和无功功率波动抑制。最后,通过Matlab/Simulink搭建VSG控制模型,验证了在孤岛模式下负载突变时,基于自校正模糊控制虚拟参数自适应方法的有效性。以及电网电压不平衡时,改进的电流控制方法能够分别实现输出电流平衡,有功功率波动抑制和无功功率波动抑制三种输出目标。


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