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针对电网电压故障的VSG控制策略研究

何铭  
【摘要】:日益凸显的能源安全,气候变化和环境问题推动了新能源行业的大力发展。为调整产业结构,以风能、太阳能为代表的新能源以高比例并入传统电力系统时,会使电网的电压和频率发生较大波动,运行中存在的间歇性和不稳定性直接影响电力系统的安全稳定运行。非理想并网运行状态中的对称电网电压暂降和电网电压不平衡会导致虚拟同步发电机出现过流及功率波动现象,过大的输出电流会直接烧毁电力电子器件,发生电力安全事故。解决此类故障问题,实现新能源发电的友好并网,是当前该行业所面临的严峻挑战。设计三相电压源型逆变器主电路,根据主电路推导其数学模型,控制电路采用有功-频率控制和无功-电压控制,由主电路和控制电路得到虚拟同步发电机整体控制策略。用所设计的控制策略在突加负载的条件下进行仿真,验证虚拟同步发电机的控制效果和所提控制策略的有效性;在对称电网电压暂降工况下,分析虚拟同步发电机的动态行为,得出影响逆变器输出电流的因素,对传统方式的虚拟同步发电机控制策略进行改进,引入电压幅值控制和输出有功控制,实现对网侧电压幅值的实时检测,解决虚拟同步发电机功角稳定的问题,从而达到对其故障限流的目的;针对电网电压不平衡,分析此故障对虚拟同步发电机系统的影响,得出影响逆变器输出电流和功率平衡的因素,根据虚拟同步发电机瞬时功率模型,对其控制的电流正、负序指令值进行相应修正,并对修正后的电流指令值进行跟踪,通过Matlab/Simulink仿真软件对所改进的控制策略进行分析验证,改进后的控制策略分别可以实现逆变器输出电流平衡,输出有功和输出无功恒定等不同控制目标。


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