综合智慧能源 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (3): 35-44.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.03.005
收稿日期:
2023-05-11
修回日期:
2023-07-17
出版日期:
2024-03-25
通讯作者:
柯松 *(1996),男,博士生,从事微电网运行与控制方面的研究,kesong1997@whu.edu.cn;作者简介:
丁乐言(2001),男,硕士生,从事微电网运行与控制方面的研究,dingleyan2001@whu.edu.cn;基金资助:
DING Leyan(), KE Song(
), YANG Jun(
), SHI Xingye(
)
Received:
2023-05-11
Revised:
2023-07-17
Published:
2024-03-25
Supported by:
摘要:
以新能源为主体的新型电力系统呈现“低惯量,低阻尼”特性,而虚拟同步发电机(VSG)控制策略可以通过模拟同步发电机机械运动方程和电磁特性,使得分布式逆变电源具备同步发电机的惯性与阻尼特性来增强系统的稳定性,但是也会牺牲一定的动态调节性能。提出了一种基于自适应控制参数整定的虚拟同步发电机控制策略,通过建立的虚拟同步发电机小信号模型,分析转动惯量与阻尼系数对暂态过程中系统频率与输出功率的影响;通过同步发电机功角和频率振荡曲线分析自适应转动惯量和角速度变化率以及角速度偏移量、自适应阻尼系数和角速度偏移量之间的关联性,得到不同区间内转动惯量与阻尼系数的选定原则,基于此设计了自适应转动惯量与阻尼系数的计算式以及触发阈值,进一步,加入基于调频功率上下限的自适应下垂系数,提出了一种基于自适应控制参数整定的VSG控制策略;通过在Matlab/Simulink搭建的离网情况下VSG仿真模型中进行仿真与分析,验证了所提控制策略能减小频率的偏移量,提高系统的频率稳定性和动态调节能力。
中图分类号:
丁乐言, 柯松, 杨军, 施兴烨. 基于自适应控制参数整定的虚拟同步发电机控制策略[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(3): 35-44.
DING Leyan, KE Song, YANG Jun, SHI Xingye. Control strategy of virtual synchronous generators based on adaptive control parameter setting[J]. Integrated Intelligent Energy, 2024, 46(3): 35-44.
[1] | 周孝信, 陈树勇, 鲁宗相, 等. 能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J]. 中国电机工程学报, 2018, 38(7): 1893-1904. |
ZHOU Xiaoxin, CHEN Shuyong, LU Zongxiang, et al. Technical characteristics of our new generation power system in energy transition[J]. Proceedings of the CSEE, 2018, 38(7): 1893-1904. | |
[2] | 陈文哲, 孙海顺, 徐瑞林, 等. 电动汽车参与调频服务的云边融合分层调控技术研究[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(3): 914-925. |
CHEN Wenzhe, SUN Haishun, XU Ruilin, et al. Electric vehicles involved in FM service cloud edge fusion hierarchical control technology research[J]. Proceedings of the CSEE, 2023, 43(3): 914-925. | |
[3] | 张剑云, 李明节. 新能源高渗透的电力系统频率特性分析[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(11): 3498-3507. |
ZHANG Jianyun, LI Mingjie. New energy power system frequency characteristic analysis of high permeability[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(11): 3498-3507. | |
[4] | 吕志鹏, 盛万兴, 刘海涛, 等. 虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(2): 349-359. |
LV Zhipeng, SHENG Wanxing, LIU Haitao, et al. Virtual synchronous machine technology application in power system and challenges[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(2): 349-359. | |
[5] | DU Y, GUERRERO J M, CHANG L C, et al. Modeling, analysis, and design of a frequency-droop-based virtual synchronous generator for microgrid applications[C]// ECCE Asia Downunder(ECCE Asia),Melbourne,Australia, 2013: 643-649. |
[6] | 吕志鹏, 盛万兴, 钟庆昌, 等. 虚拟同步发电机及其在微电网中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2014, 34(16): 2591-2603. |
LV Zhipeng, SHENG Wanxing, ZHONG Qingchang, et al. Virtual synchronous generator and its application in micro grid[J]. Proceedings of the CSEE, 2014, 34(16): 2591-2603. | |
[7] |
LIU J, MIURA Y S, ISE T. Comparison of dynamic characteristics between virtual synchronous generator and droop control in inverter-based distributed generators[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, 31(5): 3600-3611.
doi: 10.1109/TPEL.2015.2465852 |
[8] | 吴恒, 阮新波, 杨东升, 等. 虚拟同步发电机功率环的建模与参数设计[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35(24): 6508-6518. |
WU Heng, RUAN Xinbo, YANG Dongsheng, et al. The modeling of virtual synchronous generator power ring and parameter design[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(24): 6508-6518. | |
[9] |
WU H, RUAN X B, YANG D S. Small-signal modeling and parameters design for virtual synchronous generators[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016, 63(7): 4292-4303.
doi: 10.1109/TIE.41 |
[10] | 项雷军, 陈昊, 郭新华, 等. 基于模糊分数阶PID的含电动汽车的多能源微电网二次频率控制[J]. 电力自动化设备, 2021, 41(11): 74-80. |
XIANG Leijun, CHEN Hao, GUO Xinhua, et al. Based on fuzzy fractional order PID containing electric cars more secondary energy micro power grid frequency control[J]. Automation of Electrical Power Systems, 2021, 41(11): 74-80. | |
[11] | 苏粟, 李家浩, 李泽宁, 等. 考虑用户需求的电动汽车虚拟同步机辅助调频控制策略[J]. 电力自动化设备, 2021, 41(11): 40-47. |
SU Li, LI Jiahao, LI Zening, et al. Considering the user requirements of electric vehicle virtual synchronous machine auxiliary frequency modulation control strategy[J]. Automation of Electrical Power Systems, 2021, 41(11): 40-47. | |
[12] | 胡超, 张兴, 石荣亮, 等. 独立微电网中基于自适应权重系数的VSG协调控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(2): 516-524. |
HU Chao, ZHANG Xing, SHI Rongliang, et al. Independent micro power grid VSG coordinated control strategy based on adaptive weight coefficient[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(2): 516-524. | |
[13] | 郭建祎, 樊友平. 基于改进粒子群算法的参数自适应控制策略[J]. 电机与控制学报, 2022, 26(6): 72-81. |
GUO Jianyi, FAN Youping. Based on improved particle swarm algorithm of parameter adaptive control strategy[J]. Electric Machines and Control, 2022, 26(6): 72-81. | |
[14] | 李德胜, 李国策, 刘博. 基于虚拟同步发电机控制技术的V2G系统研究[J]. 电力系统保护与控制, 2021, 49(7): 127-133. |
LI Desheng, LI Guoce, LIU Bo. V2G system based on virtual synchronous generator control technology research[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(7): 127-133. | |
[15] | 程子霞, 于洋, 柴旭峥. 基于协同自适应控制的光储VSG运行控制研究[J]. 电力系统保护与控制, 2020, 48(24): 79-85. |
CHENG Zixia, YU Yang, CHAI Xuzheng. Based on collaborative adaptive control of optical storage VSG run control research[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(24): 79-85. | |
[16] | BECK H P, HESSE R. Virtual synchronous machine[C]// Proceedings of 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation. Barcelona, Spain, 2007: 1-6. |
[17] |
ZHONG Q C, WEISS G. Synchronverters:Inverters that mimic synchronous generators[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, 58(4): 1259-1267.
doi: 10.1109/TIE.2010.2048839 |
[18] |
ASHABANI M, MOHAMED Y A I. Novel comprehensive control framework for incorporating VSCs to smart power grids using bidirectional synchronous-VSC[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2014, 29(2): 943-957.
doi: 10.1109/TPWRS.2013.2287291 |
[19] | DÍAZ N L, COELHO E A, VASQUEZ J C, et al. Stability analysis for isolated AC microgrids based on PV-active generators[C]// IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). Montrea, Canada, 2015: 4214-4221. |
[20] |
SHI K, CHEN C, SUN Y X, et al. Rotor inertia adaptive control and intertia matching strategy based on parallel virtual synchronous generators system[J]. IET Generation, Transmission and Distribution, 2020, 14(10):1854-1861.
doi: 10.1049/gtd2.v14.10 |
[21] |
YAO F J, ZHAO J B, LI X J, et al. RBF Neural network based virtual synchronous generator control with improved frequency stability[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2021, 17(6): 4014-4024.
doi: 10.1109/TII.9424 |
[22] | 崔元捷, 张红兵, 何恒, 等. 微藻处理型废水及其特性研究进展[J]. 华电技术, 2021, 43(12): 10-16. |
CUI Yuanjie, ZHANG Hongbing, HE Heng, et al. Research progress of wastewater processed by microalgae[J]. Huadian Technology, 2021, 43(12): 10-16. | |
[23] |
李新, 程凯杰, 朱良宽. 网络攻击下基于Round-Robin协议的数字化电力网络的递推状态估计[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(12): 1-10.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.12.001 |
LI Xin, CHENG Kaijie, ZHU Liangkuan. Recursive state estimation for digitalized power grids subject to cyber attacks under Round-Robin protocol[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(12): 1-10.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.12.001 |
|
[24] |
葛磊蛟, 崔庆雪, 李明玮, 等. 面向低碳经济运行的新型电力系统态势感知技术综述[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(1): 1-13.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.001 |
GE Leijiao, CUI Qingxue, LI Mingwei, et al. Review on situational awareness technology in a low-carbon oriented new power system[J]. Integrated Intelligent Energy, 2023, 45(1): 1-13.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.001 |
[1] | 王泽宁, 李文中, 李东辉, 徐泰山, 俞俊. 基于软件定义的新型电力系统分层自治电力平衡模式研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(7): 1-11. |
[2] | 何方波, 裴力耕, 郑睿, 范康健, 张晓曼, 李更丰. “源网荷储”协同助力陕西省新型电力系统建设[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(7): 40-46. |
[3] | 郁海彬, 卢闻州, 唐亮, 张煜晨, 邹翔宇, 姜玉靓, 刘嘉宝. 考虑风险偏好的多主体虚拟电厂经济调度与收益分配策略[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(6): 66-77. |
[4] | 王亮, 邓松. 面向新型电力系统的异常数据检测方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(5): 12-19. |
[5] | 王永利, 王亚楠, 马子奔, 秦雨萌, 陈锡昌, 滕越. 面向区块链技术应用的能源交易系统效果评价[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 78-84. |
[6] | 苑曙光, 张瑜婷, 王峰, 苑广震. 蒙西地区规模化储能商业运行模式及风险分析[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(3): 63-71. |
[7] | 李成雲, 杨东升, 周博文, 杨波, 李广地. 基于数字孪生技术的新型电力系统数字化[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(2): 1-11. |
[8] | 张心怡, 杨波. 考虑构网型和跟网型变流器的孤岛微电网小信号稳定性分析[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(2): 12-18. |
[9] | 孙娜, 董海鹰, 陈薇, 马虎林. 新型电力系统场景下网侧规模化储能二次调频控制策略[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(2): 59-67. |
[10] | 孔慧超, 王文钟, 雷一, 彭静, 李海波. 园区受端新型电力系统电力电量再平衡方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(2): 68-74. |
[11] | 蔺家骏, 闫玮丹, 胡俊华, 郑一鸣, 邵先军, 郭炳延. 多模态知识图谱在电力运检中的应用与展望[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(1): 65-74. |
[12] | 郁海彬, 董烨, 翁锦德, 胡忻晨, 严威, 吴迪凡. 电力5G切片在城市配电网中的应用及经济效益研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(1): 75-83. |
[13] | 陈晓英, 楼继开, 邱亚鸣, 胡静, 陆裔晨, 岑垚, 雷顶. 光储协同综合智慧能源站自动功率控制系统研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(9): 77-85. |
[14] | 刘健, 刘雨鑫, 庄涵羽. 虚拟电厂关键技术及其建设实践[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 59-65. |
[15] | 刘子祺, 苏婷婷, 何佳阳, 王裕. 基于多目标粒子群算法的配电网储能优化配置研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 9-16. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||