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科技创新

虚拟同步发电机技术在新能源并网方面都有哪些最新研究进展?

     为了方便集中了解优秀成果,电力系统自动化微信公众号开辟“热点文汇”栏目,针对某一热点领域荟萃优秀论文。本期推出 “基于虚拟同步发电机的新能源并网技术及应用”专题,后续还将陆续推出其他专题,敬请关注!(点击文章标题即可阅读全文)





为使新能源发电能够有机地融入电力系统,虚拟同步发电机技术近年来在学界和业界受到广泛关注。国内专家和学者在虚拟同步发电机技术的电网适应性、控制稳定性及其系统应用等方面都取得了丰硕的研究成果,小编整理了多篇优秀论文,与您分享,以期为该技术的进一步发展与应用提供参考。






01 




标题:基于微分补偿环节虚拟惯性的虚拟同步发电机控制策略

编辑:徐海珍,张兴,刘芳,石荣亮,胡超,倪华

单位:合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥阳光电源股份有限企业

卷期:2017, 41(3)



摘要
针对常规基于一阶环节虚拟惯性的虚拟同步发电机(VSG)并网运行时输出功率控制动、稳态特性存在矛盾的问题,提出了基于微分补偿环节虚拟惯性的VSG控制策略,该控制策略在常规VSG控制结构前向通道加入微分补偿环节,从而在保证输出功率稳态控制精度的同时,加快了动态功率响应速度,增加了系统阻尼,有效减小了储能单元动态过程的功率冲击。仿真和实验验证了所提方案的有效性。



02 




标题:电网对称故障下双馈风力发电机的虚拟同步控制策略

编辑:程雪坤,孙旭东,柴建云,赵杨阳

单位:电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学

卷期:2017, 41(20)



摘要
将虚拟同步控制策略运用于双馈感应发电机(DFIG)变频器控制,可使DFIG为电网提供有惯量的频率与电压支撑。但现有虚拟同步控制策略主要关注DFIG对同步发电机机电动态特性的模拟,未考虑DFIG的电磁暂态过程。分析了基于虚拟同步控制的DFIG在电网对称故障下的电磁暂态特性,指出了现有虚拟同步控制策略存在的两大缺陷:无法完全模拟同步电机故障暂态下的电磁关系,且无法抑制转子过电流。提出了一种适用于电网对称故障的DFIG暂态电压补偿虚拟同步控制策略,即通过补偿转子控制电压的暂态分量来抵消或削弱转子暂态反电势对转子过电流的影响。通过仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提策略对DFIG的控制效果,证明了所提虚拟同步控制策略不仅具备更好的惯性支撑能力,同时可显著抑制DFIG转子过电流与电磁转矩暂态冲击,并对系统进行无功支撑,有效提高了DFIG不间断运行能力与电网故障恢复能力。



03 




标题:参与微电网调频的电动汽车虚拟同步机充放电控制策略

编辑:刘其辉,逯胜建

单位:新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

卷期:2018, 42(9)



摘要
针对两级双向充/放电机,提出一种接入微电网的电动汽车充电控制策略。首先,将虚拟同步机控制技术应用于前级AC/DC控制,引入虚拟惯量、阻尼和虚拟励磁,使得充电机具有与同步机类似的惯性阻尼特性和电压调节特性。然后,重点设计了辅助调频控制算法,根据考虑电动汽车的负载有功功率-频率特性曲线计算“功率参考值修正量”,改变电动汽车的充/放电功率参考值,使得电动汽车参与微电网一次、二次调频。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建有电动汽车接入的微电网模型,算例验证表明,所提出的控制策略能够在实现电动车与电网的双向功率交互的同时为微电网提供惯量、阻尼、电压和频率支撑,实现了对独立模式下微电网频率的无差调节,提高了微电网动态稳定性。



04 




标题:大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析

编辑:秦晓辉,苏丽宁,迟永宁,郭强,徐希翼

单位:中国电力科学研究院有限企业,电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限企业)

卷期:2018, 42(9)



摘要
发电机厂家随着可再生能源渗透率的不断提高,同步电网的惯量和一次调频的能力都在不断下降,而如果可再生能源发电采用虚拟同步发电机(VSG)技术,则可以在大功率缺额冲击下对减小系统频率变化率和频率偏差做出应有的贡献。针对VSG研究中惯量支撑与一次调频功能定位不清晰的现状,亟须明确VSG在大电网中应用时此两者的功能定位需求。文中深入分析了VSG的惯量支撑功能及其物理意义,推导了VSG的惯量支撑功率表达式,辨析了VSG惯量支撑功能与一次调频功能的定位区分,仿真分析了VSG在大型同步电网频率事故过程中采用不同控制功能对系统频率变化的作用。最后指出,在大型同步电网中,一次调频能力下降比系统惯量下降所带来的影响更为严重,因此较之于短时的惯量支撑功率,系统更需要VSG发挥一次调频功率的持续支援作用。
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