虚拟同步发电机的参数自适应控制策略研究*

doi:10.11985/2021.03.003

电气工程学报 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (3): 17-24.doi: 10.11985/2021.03.003

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虚拟同步发电机的参数自适应控制策略研究^*

耿昊翔¹(), 王维俊²(), 唐帅², 张国平¹, 米红菊¹

1.陆军勤务学院军事设施系重庆 401331
2.军事科学院系统工程研究院北京 100000

收稿日期:2021-05-07 修回日期:2021-06-23 出版日期:2021-09-25 发布日期:2021-10-29
通讯作者: 王维俊 E-mail:4630173173@qq.com;wangwj666@126.com
作者简介:* 王维俊,女,1964年生,研究员,博士研究生导师。主要研究方向为移动电源与多能源发电技术。E-mail： wangwj666@126.com
耿昊翔,男,1994年生,硕士研究生,助理工程师。主要研究方向为多能源发电与电力电子。E-mail： 4630173173@qq.com
基金资助:
* 国家重点研发计划(2016YFC0305001);军内科研科学研究(ZXD2018C5008)

Research on Parameter Adaptive Control Strategy of Virtual Synchronous Generator

GENG Haoxiang¹(), WANG Weijun²(), TANG Shuai², ZHANG Guoping¹, MI Hongju¹

1. Department of Military Installations, Army Logistics University of PLA, Chongqing 401331
2. Academy of Systems Engineering, Academy of Military Sciences, Beijing 100000

Received:2021-05-07 Revised:2021-06-23 Online:2021-09-25 Published:2021-10-29
Contact: WANG Weijun E-mail:4630173173@qq.com;wangwj666@126.com

摘要/Abstract

摘要：

虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator, VSG)通过引入转动惯量(J)与阻尼系数(D_p)模拟同步发电机的机电特性,有效地提高了分布式电源接入电网的稳定性。由于VSG中的J和D_p可以动态调节,通过对VSG进行小信号模型分析,分析了J和D_p对系统动态性能的影响。根据功角特性曲线分析了振荡周期中J和D_p的整定原则,提出了一种参数自适应控制策略,建立了J和D_p的自适应控制函数,使VSG在功率和频率输出具有更加良好的动态性能。最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型进行验证,仿真结果验证了自适应控制策略的可行性。

关键词: 虚拟同步发电机, 转动惯量, 阻尼系数, 自适应

Abstract:

Virtual synchronous generator (VSG) simulates the mechanical and electrical characteristics of synchronous generator by introducing the moment of inertia (J) and damping coefficient (D_p), which effectively improves the stability of distributed power access to the grid. Since J and D_p in VSG can be dynamically adjusted, the influence of J and D_p on the system through small signal model analysis of VSG is analyzed. Then, according to the power angle characteristic curve, the setting principle of J and D_p in the oscillation period is analyzed, a parameter adaptive control strategy is proposed, and the adaptive control function of J and D_p is established, so that the VSG has better dynamic performance in power and frequency output. Finally, a simulation model is built by Matlab/Simulink to verify the feasibility of the adaptive control strategy.

Key words: Virtual synchronous generator, moment of inertia, damping coefficient, self-adaption

中图分类号:

TM464

耿昊翔, 王维俊, 唐帅, 张国平, 米红菊. 虚拟同步发电机的参数自适应控制策略研究^*[J]. 电气工程学报, 2021, 16(3): 17-24.

GENG Haoxiang, WANG Weijun, TANG Shuai, ZHANG Guoping, MI Hongju. Research on Parameter Adaptive Control Strategy of Virtual Synchronous Generator[J]. Journal of Electrical Engineering, 2021, 16(3): 17-24.

图/表 18

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参考文献 20

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阶段	dω/dt	Δω	J	D_p
1	>0	>0	↑	↑
2	<0	>0	↓	↑
3	<0	<0	↑	↑
4	>0	<0	↓	↑

参数	数值		参数	数值
U_DC/V	800		U_g/V	220
L_f/mH	5		P_ref/kW	15
C/μF	30		P₀/kW	10
R_f/Ω	0.1		k_J	0.1
J₀/(kg·m²)	0.3		k_D	10
D₀		10	D_q	0.01
C_J		2

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Research on Parameter Adaptive Control Strategy of Virtual Synchronous Generator

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