基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略

基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究随着电力系统的快速发展和电力需求的不断增长，微电网作为一种新型的电力供应模式，逐渐得到人们的关注。

然而，由于微电网的特殊性，频率和电压的控制成为微电网运行的关键问题之一。

针对这一问题，本文提出了一种基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略。

首先，本文对微电网的基本概念和特点进行了介绍。

微电网是由多种不同类型的电源和负荷组成的小型电力系统，具有自主运行和自主调节的能力。

相较于传统的大型电力系统，微电网具有更高的灵活性和可靠性。

然而，由于微电网电源和负荷的不确定性和不稳定性，频率和电压的控制成为微电网运行中的难点。

基于虚拟同步发电机（VSG）的控制策略是本文的核心研究内容。

VSG是一种模拟真实同步发电机的虚拟电力发生器，能够模拟和控制电力系统的频率和电压。

本文使用VSG作为微电网中各发电机的控制器，通过调节VSG的输出电压和频率来实现微电网的电压和频率控制。

接下来，本文详细介绍了VSG的原理和控制算法。

VSG中的控制算法包括频率控制和电压控制两部分。

频率控制通过调节VSG的输出频率来实现微电网内部负荷和电源之间的平衡，从而保持微电网的频率稳定。

电压控制通过调节VSG的输出电压来实现微电网的电压稳定，保证微电网内部各个节点的电压在合理范围内。

为了验证所提出的控制策略的有效性，本文进行了一系列的仿真实验。

实验结果表明，基于VSG的控制策略能够有效地控制微电网的频率和电压，并且具有良好的稳定性和鲁棒性。

与传统的微电网控制方法相比，基于VSG的控制策略能够更好地适应微电网的不确定性和不稳定性，提高微电网的运行效率和可靠性。

综上所述，本文基于虚拟同步发电机的微电网频率电压综合控制策略研究对于微电网的稳定运行具有重要意义。

通过使用VSG作为微电网中各发电机的控制器，本文提出的控制策略能够有效地控制微电网的频率和电压，提高微电网的运行效率和可靠性。

基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略及参数分析一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发与利用已成为全球能源发展的必然趋势。

分布式发电作为可再生能源的重要应用形式，其并网控制策略的研究对电力系统的稳定、高效运行具有重要意义。

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）作为一种模拟同步发电机特性的控制策略，在分布式逆变电源中得到了广泛应用。

本文旨在深入探讨基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略及其参数分析。

本文将对虚拟同步发电机的基本原理进行阐述，包括其模拟同步发电机特性的方法和优势，以及在分布式逆变电源中的应用场景。

接着，文章将详细介绍基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略，包括控制策略的设计思路、实现方法以及与传统控制策略的比较分析。

在此基础上，本文将重点分析分布式逆变电源控制策略中的关键参数，如虚拟惯量、阻尼系数等，探讨这些参数对系统稳定性、动态响应性能的影响规律。

通过理论分析和仿真实验，本文将进一步验证所提控制策略的有效性和参数的合理性。

本文还将对基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源在实际应用中的前景和挑战进行讨论，以期为后续研究提供参考和借鉴。

本文旨在全面深入地研究基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略及其参数分析，为分布式发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。

二、虚拟同步发电机的基本原理虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）是一种先进的分布式逆变电源控制策略，其基本原理是通过模拟传统同步发电机的运行特性，使分布式电源在并网运行时表现出同步发电机的外特性。

VSG技术不仅有助于改善分布式电源与电力系统的交互性能，还能提高电力系统的稳定性。

VSG的基本原理可以概括为两个方面：一是模拟同步发电机的电磁暂态过程，二是模拟同步发电机的机械暂态过程。

在电磁暂态过程方面，VSG通过控制逆变器的输出电压和电流，使其具有同步发电机的阻抗特性和阻尼特性，从而在并网运行时表现出同步发电机的外特性。

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略朱更辉;陈国振;韩耀飞【摘要】Aiming at the problem that the photovoltaic grid-connected inverter in conventional constant power control mode lacks the dynamic adjustment ability of voltage and frequency, a control strategy of photovoltaic grid-connected inverter based on virtual synchronous generator (VSG) was proposed.According to the principle of synchronous generator, the grid-connected equivalent circuit and vector relation expression of synchronous generator were established, the active frequency control algorithm and reactive voltage control algorithm were designed, and the photovoltaic power generation system based on the control strategy of VSG was established.The 10kW photovoltaic grid-connected system was established in Matlab/simulink environment.The simulated results show that the photovoltaic grid-connected inverter based on VSG has the similar frequency and voltage regulation characteristics with the synchronous generator, and can well adapt the requirements of grid operation.%针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10kW的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】5页(P366-370)【关键词】光伏逆变器;虚拟同步发电机;等效电路;矢量关系;有功频率;无功电压;调频;调压【作者】朱更辉;陈国振;韩耀飞【作者单位】河南城建学院电气与控制工程学院,河南平顶山 467000;河南城建学院电气与控制工程学院,河南平顶山 467000;河南城建学院电气与控制工程学院,河南平顶山 467000【正文语种】中文【中图分类】TM615随着能源危机的不断加剧，以太阳能和风能为代表的可再生能源得到了越来越广泛的关注，其中太阳能因具有绿色环保、资源丰富等优点，成为了新能源发电的一种重要利用形式.然而，光伏并网发电系统与传统火电机组发电相比具有较大的差异，光伏逆变器是由大量电力电子元件组成，虽然具有较快的响应速度和灵活的调节能力，但缺乏发电机组的固有惯性环节，其大规模接纳会带来很多问题，输出功率的随机波动会引起电压频率的不稳定，情况严重时会引起大规模光伏发电的连锁脱网，为电力系统的安全稳定运行带来较大的隐患[1-2].针对如何提高光伏发电系统的电压频率调节性能以增强电网对其接纳能力的问题，国内外学者开展了广泛研究.文献[3]提出一种基于最小阶观测器的频率控制策略，该策略可自动分担负荷以达到同步发电机惯性的目的，但会引起复杂的电网动态特性；文献[4-5]提出了一种无功功率闭环控制策略，在很大程度上避免了无功环路引起的功率振荡问题，但同时也存在复杂动态特性的问题；文献[6-7]根据同步发电机的功率分摊特性，提出了有功频率和无功电压的下垂控制策略，使并网逆变器无需通信即可实现输出功率的调节，但是该策略没有考虑转子惯性的特性，不具备发电机惯性和阻尼特性.为完全模拟同步发电机的运行特性，虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)的基本概念被提出[8-9]，其基本思想是根据同步发电机基本控制理论，将逆变器的控制策略加以改进，使其可模拟同步发电机的输出调节特性.本文根据同步发电机的转子运动方程和磁链方程来设计改进光伏并网逆变器的控制环路，使其具备主动调频调压能力，以模拟同步发电机的一次调频和励磁调压特性.在Matlab/simulink环境中建立基于虚拟同步发电机的光伏发电系统，验证了控制策略的有效性.同步发电机是电力系统的重要组成部分，为电网提供了大量的惯性环节.若将同步发电机的这种惯性特点应用到光伏并网逆变器的控制方法中，需了解同步发电机的基本原理，为适应大多场合的分析，一般将同步发电机的数学模型进行简化分析.在光伏并网逆变器的控制策略当中，主要模拟同步发电机的有功频率和无功电压调节特性.首先分析同步发电机的矢量关系，其并网等效电路及电压电流向量关系如图1和图2所示.图1中Us为同步发电机的等效内部电动势，R、L分别为同步发电机并网等效电阻及电感，Ug为并网电压，Ig为同步发电机输出电流.图2中φ为同步发电机与电网之间的相位角，X为电抗，同时假设电网电压方向与d轴同方向，q 轴与d轴垂直.将电压和电流信号分别分解到dq轴上，可以求出并网输出电流在dq轴上的数学表达式为式中：Y为导纳矩阵；Usd、Usq为同步发电机内电势的直轴分量；Ugd、Ugq为电网电压的直轴分量.相应表达式分别为相位角φ可表示为发电机转子角速度ω与电网系统角速度ωg差的积分，即在实际同步机发电系统中转子的角速度ω一般是由调速器决定的，与有功和角频率有关；而内部的电动势一般是由励磁调节系统决定的，与无功和电压有关.因此，可根据同步发电机的运动方程，将调速器一次调频模型和励磁调压模型特性模拟到光伏逆变器的控制电路中，从而使光伏逆变器具有与同步发电机相一致的响应特性. 由上述分析可知，光伏并网逆变器在模拟同步发电机控制时，应构造有功频率和无功电压两个控制器.其中，有功频率控制器主要反应的是同步发电机的机械惯性以及阻尼特征，无功电压控制器则模拟的是同步发电机的电压调节特性.2.1 有功频率控制算法在常规电力系统中同步发电机具有一定的惯性，频率不会发生突变，根据同步发电机的转子运动方程[10]，在光伏并网逆变器控制电路中引入虚拟惯性控制来模拟同步发电机的转子运动方程，其功率和频率控制方程为式中：H为虚拟惯量常数，与同步发电机的转动惯量J相对应[10]；Pi和Po为光伏逆变器的输入和输出功率；Kd为阻尼系数.为增强光伏并网逆变器的调频能力，使其在负荷波动时能提供一定的频率支撑，提出一种有功频率下垂控制器，其表达式模型为式中：Pref为有功参考值；Dp为有功功率的下垂系数.根据式(5)和式(6)可求得光伏并网逆变器的调速器模型，其有功功率与频率的传递函数为有功功率与频率控制框图如图3所示.由图3可以看出，当频率发生微小波动时，系统可保持转子运动特性，且可提供附加的功率以减小系统的频率波动，从而实现系统频率支撑功能.阻尼模块可使逆变器频率与电网频率保持一致.2.2 无功电压控制算法采用相同的方法，根据同步发电机的励磁调节系统[10]，设计光伏并网逆变器的无功功率和电压控制算法，结果如图4所示.图4中Qref为无功参考值，Qo为无功功率输出值，Dq为无功功率的下垂系数，Ta为延迟时间常数，Eset为光伏逆变器端电压参考值，Eg为无功控制环的输出信号，kp1和ki1为无功环的比例、积分系数.由图4可求得光伏并网逆变器的参考电压表达式为PI控制器控制无功功率的输出大小，而延时环节则可防止无功波动太快而带来的不利影响，减小特定条件下的系统冲击.2.3 整体控制算法基于虚拟同步发电机的光伏并网控制策略框图如图5所示.为了更好地研究光伏逆变器的VSG控制算法，忽略了储能的动态响应，在惯性调节期间，可通过设置储能的输出来保证逆变器的输出功率与输入功率是不相等的.图5中Ud为直流侧电压，Iabc为并网逆变器输出三相电流，Uabc为LC滤波器电容电压.当光伏并网逆变器工作在虚拟同步发电模式时，控制系统会根据有功功率和无功功率的参考值，经有功频率和无功电压控制算法后分别输出角频率和电压参考值，再根据同步发电机的矢量关系表达式求出其在dq坐标轴下的电流，最后通过与实际值比较之后生成PWM信号来驱动开关.在这种工作模式下，光伏并网逆变器具备了虚拟的转动惯量，增加了并网系统的旋转惯量，改善了并网系统的电压频率调节特性.为了验证本文所提虚拟同步发电机控制策略的有效性，在Matlab/simulink软件上搭建了虚拟同步发电机控制下的光伏并网发电系统.系统参数为：额定功率PN=10 kW，Ug=380 V，逆变器直流电压Ud=800 V，直流侧电容C=8 000 μF，逆变器滤波参数L1=4 mH，L2=0.5 mH，C0=15 μF，电阻R=0.01 Ω，开关频率f=2 000 Hz，H=1/3 000，Dp=16.2，Dq=545.电网稳定运行时虚拟同步光伏逆变器并网仿真结果如图6～8所示，1 s时有功指令由0 W增加至10 000 W，3 s时无功指令由0 Var增加至2 000 Var.从仿真结果可以看出，虚拟同步发电机能够快速精确地跟踪指令值，并维持在稳定运行状态. 电网电压及频率波动时虚拟同步光伏逆变器并网仿真结果如图9～10所示.图9为当2 s时电网电压跌落5%时的并网逆变器输出有功功率和无功功率.由图9可知，并网逆变器的输出无功功率快速跟踪电压的变化，有功功率不变.图10为当2 s时电网频率跃升0.2 Hz时并网逆变器输出有功功率和无功功率.由图10可知，并网逆变器的输出有功功率快速跟踪频率的变化，无功功率不变.因此该系统具有同步发电机的暂态调节特性，其控制器能够有效模拟同步机特性.本文分析了虚拟同步发电机的基本原理和并网等效矢量关系图，根据同步发电机的调速器和励磁调压特性，设计了光伏并网逆变器的虚拟同步发电机控制算法，并在Matlab/simulink环境中搭建了仿真模型，对提出的控制算法进行了验证.仿真结果表明，并网逆变器输出电压和频率能够通过无功电压控制环和有功频率控制环直接调节，结合同步发电机转子运动方程，使并网逆变器较好地模拟了同步发电机的惯性响应能力.提出的控制策略能够提高并网系统的电压频率调节能力，有利于系统的稳定运行.【相关文献】[1]陈炜，艾欣，吴涛，等.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述 [J].电力自动化设备，2013，33(2)：26-32.(CHEN Wei，AI Xin，WU Tao，et al.Influence of grid-connected photovoltaic system on power network [J].Electric Power Automation Equipment，2013，33(2)：26-32.)[2]王湘明，张玮玮，王卫鑫.并网逆变器功率和合成谐波阻抗联合控制策略 [J].沈阳工业大学学报，2016，38(2)：127-132.(WANG Xiang-ming，ZHANG Wei-wei，WANG bined control strategy of power and synthetic harmonic impedance for grid connected inverter [J].Journal of Shenyang University of Technology，2016，38(2)：127-132.)[3]Tomonobu S，Manoj D，Atsushi Y，et al.A control method for small utility connected large PV system to reduce frequency deviation using a minimal-order observer [J].IEEE Transactions on Energy Conversion，2009，24(2)：520-528.[4]Toshinobu S，Yushi M，Toshifumi I.Reactive power control for load sharing with virtual synchronous gene-rator control [C]//IEEE Power Electronics and Motion Control Conference.Harbin，China，2012：846-853.[5]Toshinobu S，Yushi M，Toshifumi I.Oscillation damping of a distributed generator using a virtual synchronous generator [J].IEEE Transactions on Power Delivery，2014，29(2)：668-676.[6]姚骏，杜红彪，周特，等.微网逆变器并联运行的改进下垂控制策略[J].电网技术，2015，39(4)：932-938.(YAO Jun，DU Hong-biao，ZHOU Te，et al.Improved droop control strategy for inverters parallel operation in micro-grid [J].Power System Technology，2015，39(4)：932-938.) [7]杨俊虎，韩肖清，曹增杰，等.基于逆变器下垂控制的微电网动态性能分析 [J].南方电网技术，2012，6(4)：48-52.(YANG Jun-hu，HAN Xiao-qing，CAO Zeng-jie，et al.Analysis on the dynamic performance of microgrid based on droop control of inverters [J].Southern Power System Technology，2012，6(4)：48-52.)[8]郑天文，陈来军，陈天一，等.虚拟同步发电机技术及展望[J].电力系统自动化，2015，39(21)：165-175.(ZHENG Tian-wen，CHEN Lai-jun，CHEN Tian-yi，et al.Review and prospect of virtual synchronous gene-rator technologies [J].Automation of Electric Power System，2015，39(21)：165-175.)[9]曾正，李辉，冉立.交流微电网逆变器控制策略述评 [J].电力系统自动化，2016，40(9)：142-151.(ZENG Zheng，LI Hui，RAN parison on control strategies of inverters in AC microgrids [J].Automation of Electric Power System，2016，40(9)：142-151.)[10]王晓东.电力系统中同步发电机摇摆振荡的非线性动力学特性研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.(WANG Xiao-dong.Research on nonlinear dynamic characteristics of swing oscillation of synchronous generator in power system [D].Harbin：Harbin Institute of Technology，2015.)。

《微网逆变器虚拟同步发电机控制策略的分析与验证》篇一一、引言随着分布式能源系统的发展和微电网的兴起，微网逆变器在供电系统中扮演着越来越重要的角色。

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制策略作为微网逆变器的一种先进控制方法，能够提高供电系统的稳定性与可靠性，其控制性能及技术成为了研究热点。

本文将对微网逆变器中VSG控制策略进行分析，并对其进行验证。

二、微网逆变器及虚拟同步发电机控制策略概述（一）微网逆变器微网逆变器是微电网系统中的关键设备，其作用是将分布式能源（如风能、太阳能等）转换为交流电并注入微电网。

（二）虚拟同步发电机（VSG）控制策略VSG控制策略借鉴了传统同步发电机的控制原理，通过模拟同步发电机的转子运动方程和电力系统惯量响应等特性，实现逆变器对微电网的友好接入和功率调节。

三、VSG控制策略的分析（一）数学模型及基本原理VSG通过模拟同步发电机的机电动态行为，包括电压和频率的调节，以及有功和无功功率的分配等。

其数学模型包括转子运动方程、电力系统惯量响应模型等。

这些模型能够有效地提高微电网的动态稳定性和电能质量。

（二）控制策略的特点VSG控制策略具有高动态响应能力、低谐波失真、对微电网友好接入等优点。

它能够模拟传统同步发电机的特性，有效提高微电网的供电可靠性和稳定性。

此外，VSG还能根据微电网的需求进行功率调节，实现能量的优化分配。

四、VSG控制策略的验证（一）仿真验证通过建立微网逆变器VSG控制的仿真模型，对VSG控制策略进行仿真验证。

在仿真过程中，通过改变微电网的负载和分布式能源的出力，观察VSG对电压和频率的调节能力，以及有功和无功功率的分配情况。

仿真结果表明，VSG控制策略能够有效提高微电网的动态稳定性和电能质量。

（二）实际系统验证在实际系统中应用VSG控制策略，通过实际运行数据对VSG的控制性能进行评估。

在实际系统中，VSG能够根据微电网的需求进行功率调节，实现能量的优化分配。

基于虚拟同步机的微电网逆变器控制策略研究基于虚拟同步机的微电网逆变器控制策略研究摘要：随着可再生能源的快速发展，微电网逆变器的控制策略研究变得尤为重要。

本文基于虚拟同步机概念，针对微电网逆变器的特点进行了控制策略的研究。

通过对逆变器电流和电压进行实时监测，结合虚拟同步机的概念，提出了一种新的控制方法。

实验结果显示，该方法具有较好的逆变器输出性能和微电网稳定性。

1.引言随着清洁能源技术的快速发展，微电网逆变器作为将可再生能源转换为交流电的重要设备，其控制策略的研究变得尤为重要。

传统的逆变器控制方法大多基于频率和幅值的调整，这种方法存在许多问题，如响应速度慢、稳定性差等。

2.虚拟同步机的基本概念虚拟同步机是一种通过模拟同步机的方式来控制逆变器的电流和电压的方法。

它通过对逆变器的功率和电压进行实时监测，并通过控制电流和电压的相位和幅值来实现对逆变器的控制。

3.微电网逆变器的控制策略研究基于虚拟同步机的微电网逆变器控制策略研究主要包括两个方面：逆变器电流控制和逆变器电压控制。

3.1 逆变器电流控制逆变器电流控制是通过控制逆变器输出电流的相位和幅值来实现对逆变器的控制。

虚拟同步机方法可以根据微电网的负载情况和电压波动情况进行实时调整，从而实现逆变器输出电流的稳定性和响应速度的提高。

3.2 逆变器电压控制逆变器电压控制是通过控制逆变器输出电压的相位和幅值来实现对逆变器的控制。

虚拟同步机方法可以根据微电网的负载情况和电流波动情况进行实时调整，从而实现逆变器输出电压的稳定性和响应速度的提高。

4.实验结果与分析通过对基于虚拟同步机的微电网逆变器控制策略进行实验，得到了以下结果：逆变器的输出电流波动较小，稳定性较好；逆变器的输出电压波动较小，稳定性较好。

与传统的逆变器控制方法相比，基于虚拟同步机的控制方法具有更好的逆变器输出性能和微电网稳定性。

5.结论本文通过对基于虚拟同步机的微电网逆变器控制策略进行研究，得出了该方法具有较好的逆变器输出性能和微电网稳定性的结论。

《基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略》篇一一、引言随着能源互联网的快速发展和微电网的普及，微电网逆变器在微电网系统中的重要性愈发突出。

为保证微电网的高效稳定运行，逆变器的控制策略显得尤为重要。

其中，基于虚拟阻抗法的控制策略因其独特的优势，在微电网逆变器控制中得到了广泛的应用。

本文将详细探讨基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略。

二、微电网逆变器概述微电网逆变器是微电网系统中的关键设备，负责将直流电源转换为交流电源，为负载提供稳定的电能。

其性能直接影响到微电网的运行效率和稳定性。

传统的逆变器控制策略主要关注输出电压和电流的稳定性，而忽略了电网阻抗的影响。

然而，在实际运行中，电网阻抗的变化会对逆变器的性能产生重要影响。

因此，研究一种能够适应电网阻抗变化的逆变器控制策略显得尤为重要。

三、虚拟阻抗法的基本原理虚拟阻抗法是一种通过控制逆变器输出电流，模拟出电网阻抗的方法。

通过引入虚拟阻抗，可以在逆变器控制系统中实现对电网阻抗的感知和调整。

虚拟阻抗法具有以下优点：无需额外的硬件设备，易于实现；可以通过调整虚拟阻抗的大小和特性，实现对电网阻抗的快速适应；可以提高系统的稳定性和抑制谐波的能力。

四、基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略主要包括以下步骤：首先，通过检测逆变器的输出电压和电流，计算出电网阻抗；然后，根据电网阻抗的大小和特性，引入适当的虚拟阻抗；最后，通过调整逆变器的控制参数，实现对输出电压和电流的精确控制。

在具体实施中，可以采用数字控制器实现虚拟阻抗法的控制策略。

数字控制器具有高精度、高速度的优点，可以实现对逆变器输出电压和电流的实时检测和控制。

同时，数字控制器还可以根据电网阻抗的变化，实时调整虚拟阻抗的大小和特性，以保证系统的稳定性和性能。

五、控制策略的优化与实施为进一步提高基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略的性能，可以从以下几个方面进行优化：1. 引入智能控制算法：通过引入智能控制算法，如模糊控制、神经网络等，实现对逆变器控制参数的智能调整，提高系统的自适应能力和鲁棒性。

基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略丁　明,杨向真,苏建徽(合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心,安徽省合肥市230009)摘要:提出了一种基于同步发电机机电暂态模型的新型微电网逆变电源(称为虚拟同步发电机)。

功率控制器和电压频率控制器使该逆变电源具有功率控制和调频调压双重功能,而且在微电网发生故障时仍能作为不间断电源向重要负荷供电,预并列单元则使得该逆变电源能够可靠并联到微电网上;当微电网连接大电网运行时,系统频率由大电网决定,各虚拟同步发电机可采用功率控制策略使其按照功率调度指令输出功率。

当微电网孤岛运行时,必须有逆变单元采用电压频率控制策略,提供微电网的电压参考;微电网中,同等容量的逆变电源还可以任意替换,易于模块化、标准化生产,增加了微电网控制的灵活性,提高了系统的可靠性。

所提出的控制策略已在MA T LAB /Sim ulink 上得到验证。

关键词:微电网;虚拟同步发电机;调频调压;功率控制;预并列单元中图分类号:TM 614;TM712;TM727.2收稿日期:2008-12-02;修回日期:2009-01-20。

国家自然科学基金资助项目(50777015,50837001);国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2007A A05Z240)。

0　引言微电网是由负荷和多个微源组成的集合系统,具有联网和孤岛2种工作模式,是分布式发电领域非常活跃的分支。

目前,由微电网中央控制器和单元控制器组成的集中控制型微电网的研究较多[1-4],该结构与传统电力系统类似,但微电网是以逆变电源为主的小型电网,其中,具有储能单元的逆变电源起着维持系统电压稳定、频率稳定和功率平衡的重要作用,其控制策略的研究是微电网的关键技术之一[5],也是本文研究的主要内容。

微电网孤岛运行时,需要下面2种功能的逆变电源:①作为可调度单元,只根据功率调度指令输出功率;②作为调频调压单元,提供发电单元与负荷之间的瞬时功率偏差,维持微电网频率和电压的稳定[5-7];微电网连接大电网运行时,系统频率由大电网决定。

《基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略》篇一一、引言随着可再生能源的日益普及和微电网技术的快速发展，微电网逆变器作为连接分布式电源与微电网的关键设备，其控制策略的优化显得尤为重要。

虚拟阻抗法作为一种有效的控制手段，能够改善逆变器并网时的电流质量，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将详细介绍基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略，分析其原理、设计及实施过程，并探讨其在实际应用中的优势与挑战。

二、虚拟阻抗法原理虚拟阻抗法是通过在逆变器控制策略中引入虚拟阻抗，模拟传统电网阻抗的特性，以改善逆变器并网时的电流质量。

虚拟阻抗的引入可以有效地减小谐波电流，降低逆变器对电网的冲击，从而提高系统的稳定性和可靠性。

此外，虚拟阻抗法还能提高系统的阻尼特性，有效抑制系统振荡。

三、微电网逆变器控制策略设计1. 控制目标：基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略旨在实现高效率、高可靠性的电能转换与传输，同时保证并网电流的质量和系统的稳定性。

2. 设计思路：根据微电网的实际运行环境和需求，设计合适的虚拟阻抗参数，并将其引入逆变器的控制策略中。

通过调整虚拟阻抗的大小和方向，实现对并网电流的优化控制。

3. 实施步骤：首先，根据微电网的拓扑结构和运行环境，确定虚拟阻抗的参数范围。

其次，在逆变器的控制策略中引入虚拟阻抗，通过调整参数实现并网电流的优化控制。

最后，对系统进行测试和验证，确保其满足设计要求。

四、控制策略的实施与测试在实施基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略时，需要注意以下几点：1. 虚拟阻抗的参数设置应根据微电网的实际运行环境和需求进行合理调整，以保证系统的稳定性和可靠性。

2. 在系统调试过程中，应密切关注并网电流的质量和系统的稳定性，及时调整虚拟阻抗的参数，确保系统达到最佳运行状态。

3. 对系统进行长时间的运行测试，验证控制策略的有效性和可靠性。

五、优势与挑战基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略具有以下优势：1. 改善并网电流质量：通过引入虚拟阻抗，有效减小谐波电流，提高并网电流的质量。

基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略研究基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略研究随着可再生能源的不断发展和应用，光伏系统在电力系统中的比重也越来越大。

并网逆变器作为光伏系统的核心组件，其控制策略对光伏系统的运行和性能具有重要影响。

近年来，基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略被广泛研究，其具有良好的稳定性和适应性。

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）是一种模拟传统同步发电机的控制方法，它可以将光伏系统与电网有效地连接起来。

VSG控制策略通过控制逆变器的电压和频率，使其与电网保持同步运行，从而实现光伏系统的并网运行。

此外，VSG控制策略还具有电网支持功能，可以提供无功功率和频率响应等特性，增强光伏系统与电网的稳定性。

本文基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了深入研究。

首先，介绍了光伏系统的基本原理和逆变器的工作原理。

然后，详细阐述了虚拟同步发电机的原理和控制策略。

VSG控制策略主要包括电流控制环和电压控制环两个环节，通过对逆变器输出电流和电压进行精确控制，实现光伏系统与电网的同步运行。

在电流控制环中，采用基于dq坐标系的电流控制方法，通过对逆变器输出电流的反馈控制，实现无功功率的控制。

在电压控制环中，采用频率锁定环控制方法，通过反馈控制逆变器输出电压的频率，实现与电网的同步运行。

接着，本文对虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了仿真实验。

采用Matlab/Simulink软件建立了光伏系统模型，对不同工况下的VSG控制策略进行了仿真分析。

仿真结果表明，基于虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略具有较高的稳定性和追踪精度，能够有效提高光伏系统的并网性能。

最后，本文对虚拟同步发电机的并网逆变器控制策略进行了优化改进。

结合模糊控制和PID控制方法，提出了一种混合控制策略，能够更好地应对电网故障和并网不稳定等问题。

优化后的虚拟同步发电机控制策略在实验中进行了验证，结果表明其在提高光伏系统与电网的动态响应和稳定性方面取得了明显优势。

电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering电力电子Power Electronic基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略秦昭朔张新慧*（山东理工大学电气与电子工程学院山东省淄博市255000）摘要：本文中微网是由多种分布式电源与负载组成餉小型发配电系统，是实现主动式配电时有效途径.然而传统的微网逆变器接口控制方式存在切换复杂飭缺点，不利于维持微网稳定.为此，基于虚拟同步发电机设计一种新的微网逆变器控制策略.根据VSG控制原理，将VSG等效为一个电压源，并引入频率反馈环节，使逆变器电源能够追踪电网频率；同时，采用并压电流双闭环保证并网电压的稳定，无偏差地实现频率和电压稳定，从而实现微网逆变器稳定控制.该控制策略建殳了有效丝微网控制结构与能量管理体系，可提高微网控制过程的灵活性和可靠性.仿真结果也验证了该控制策略的正确性和可行性.关键词：微网逆变器控制；虚拟同步发电机；调速器；励磁控制器随着世界环境污染的日益严重和能源危机的不断加剧，风能、太阳能等可再生清洁能源逐渐受到社会各界的重视。

同时，分布式电源因对环境的污染程度较小而被广泛应用。

但分布式电源若直接与电网相连会造成电压扰动、频率失调等严重后果。

微电网在保证供电可靠性和电能质量的情况下，同时还能实现可再生能源的广泛使用。

因此，基于可再生能源的微网技术得到了广泛的关注为此，在分析推导同步发电机数学模型的基础上，针对传统控制策略模式存在切换复杂的不足，利用虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）实现对微网逆变器的有效控制。

该控制策略不仅能够实现微网稳定运行，而且可以提高控制精度和跟踪效果。

利用Simulink仿真平台验证了该控制策略的应用效果。

1虚拟同步发电机控制原理分析VSG根据实际同步发电机的暂态特性实现微网电源大惯性、大输出感抗的特性，并通过模拟实际同步发电机的调速器和励磁调节器进一步实现电压和功率的均分臼。

基于虚拟同步发电机的分布式逆变电源控制策略研究及仿真分析李顺;李义海【摘要】针对微电网中惯性不足而引起的系统稳定性问题,提出了一种借鉴传统同步发电机控制机理的逆变器控制策略,即虚拟同步发电机(VSG)控制策略.该控制策略在提高微电网惯性的同时,使逆变器具有调频调压和功率控制的功能.文中研究设计了虚拟调速系统和虚拟励磁系统以及内部的电压电流控制环节,并在Digsilent环境下搭建了该系统模型,仿真分析结果验证了该控制策略的有效性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】4页(P13-15,25)【关键词】分布式电源;虚拟同步发电机;虚拟调速器;虚拟励磁器【作者】李顺;李义海【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;神农架供电公司,湖北神农架442400【正文语种】中文在能源需求和环境问题的双重压力之下，分布式发电和微电网技术的发展受到越来越多的关注。

随着含有电力电子装置的分布式电源在微电网中渗透率的不断提升，传统同步发电机数量的减少，电力系统的旋转备用容量及转动惯量也相对减少，从而导致了微电网成为一个弱惯性系统，当微电网失去大电网的支撑运行在孤岛模式下时，受到微小扰动也将使得系统无法保证稳定运行[1-4]。

在基于电力电子逆变器并网的分布式发电系统中，逆变器通过在直流侧配备储能装置，并设计相应的控制算法可以使逆变电源模拟传统的同步发电机的频率和电压控制特性，从而增加系统惯性[6-7]。

本文借鉴同步发电机的二阶模型，对虚拟频率控制环节和虚拟励磁控制环节进行了设计，使逆变器能在孤岛运行时起到电压频率的支撑作用。

同时对逆变器采用虚拟同步控制的微网系统建立了较完整的小信号模型，为系统稳定的控制提供了参考。

1.1 虚拟同步发电机控制原理图基于VSG控制的分布式逆变电源整体控制策略如图1所示，为更好地研究逆变单元的控制方法，忽略分布式能源自身的动态响应，用直流源来代替。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910299287.5(22)申请日 2019.04.15(71)申请人 南京理工大学地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人 汤昊　王卉宇　吴英隆　(74)专利代理机构 南京理工大学专利中心32203代理人 吴明赞(51)Int.Cl.H02J 3/38(2006.01)(54)发明名称基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制方法(57)摘要本发明公开了基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制方法。

为了提高虚拟同步发电机在不同运行工况下的适应性，主要分为3个步骤：1)借鉴同步发电机的二阶模型，模拟同步发电机惯性和阻尼，给出虚拟同步发电机的控制结构与实现原理；2)针对多机并联系统中无功功率分配不均的问题，提出基于电压补偿的无功控制方法；3)为了保证虚拟同步发电机在双模式下能够平滑无缝切换，给出预同步控制策略。

在保证虚拟同步发电机实现并联均分的同时，实现虚拟同步发电机并离网的双模式无缝切换。

采用虚拟同步发电机控制的逆变器具有转动惯量、阻尼特性、调频调压特性以及并离网通用的技术特点。

权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 111835028 A 2020.10.27C N 111835028A1.基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、借鉴同步发电机的二阶模型，模拟同步发电机惯性和阻尼，给出虚拟同步发电机的控制结构与实现原理；步骤二、针对多机并联系统中无功功率分配不均的问题，提出基于电压补偿的无功控制方法；步骤三、为了保证虚拟同步发电机在双模式下能够平滑无缝切换，给出预同步控制策略。

2.如权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制方法，其特征在于，步骤一中，虚拟同步发电机控制结构包括本体模型，功频控制器，励磁控制器，双环控制四部分。

《微网逆变器虚拟同步发电机控制策略的分析与验证》篇一一、引言随着电力电子技术的飞速发展，微网系统因其高效、灵活、环保等特性受到了广泛关注。

微网逆变器作为微网系统的核心设备，其控制策略的优劣直接影响到微网的稳定性和供电质量。

近年来，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制策略因其能够模拟传统同步发电机的运行特性，在微网逆变器控制中得到了广泛应用。

本文将对微网逆变器中虚拟同步发电机控制策略进行分析与验证，以期为相关领域的研究和应用提供有益参考。

二、微网逆变器虚拟同步发电机控制策略分析1. 虚拟同步发电机控制策略原理虚拟同步发电机控制策略是一种基于电力电子技术的逆变器控制方法，其核心思想是使逆变器具备传统同步发电机的运行特性。

通过模拟同步发电机的转子运动方程和输出电压、频率等电气量，实现逆变器对微网系统的有功和无功功率的动态调节，从而提高微网的稳定性和供电质量。

2. 控制策略组成及关键技术虚拟同步发电机控制策略主要包括功率外环和电流内环的双环控制结构。

功率外环负责根据微网系统的需求和运行状态，实时调整逆变器的有功功率和无功功率输出；电流内环则负责将功率外环的输出指令转换为具体的电流波形，实现对电网的稳定输出。

关键技术包括功率解耦控制、转子运动方程模拟、阻抗匹配等。

三、控制策略的验证与实验分析为了验证虚拟同步发电机控制策略的有效性，本文通过搭建微网逆变器实验平台，对控制策略进行了实验验证和分析。

1. 实验平台搭建实验平台包括微网逆变器、负载、控制器等部分。

其中，微网逆变器采用基于虚拟同步发电机控制策略的逆变器设计，控制器采用数字信号处理器（DSP）实现控制算法。

实验平台通过模拟微网系统的实际运行环境，为控制策略的验证提供了有力支持。

2. 实验结果分析通过实验验证，虚拟同步发电机控制策略在微网逆变器中取得了良好的效果。

在有功功率和无功功率的动态调节过程中，逆变器能够快速响应系统需求，保持输出电压和频率的稳定。

《基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略》篇一一、引言随着可再生能源的快速发展和微电网技术的不断进步，微电网逆变器作为微电网的核心设备，其控制策略的优化和改进显得尤为重要。

虚拟阻抗法作为一种有效的微电网逆变器控制策略，可以有效地改善逆变器的输出特性，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将详细介绍基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略，分析其原理、设计及实施过程，并探讨其在实际应用中的优势和挑战。

二、虚拟阻抗法原理虚拟阻抗法是一种通过改变逆变器输出阻抗的方法，实现对微电网中多个逆变器之间的协调控制。

其基本原理是在逆变器的控制策略中引入一个虚拟的阻抗环节，使逆变器对外部干扰具有一定的抵抗能力，从而提高系统的稳定性和输出电压质量。

三、控制策略设计（一）控制策略架构基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略主要包括外环控制和内环控制两部分。

外环控制主要负责对系统的整体进行调控，包括功率分配、电压和频率的稳定等；内环控制则主要负责根据外环的指令调整逆变器的输出电流和电压，实现虚拟阻抗的引入。

（二）参数设计在虚拟阻抗法中，关键参数包括虚拟阻抗值、滤波电容值等。

这些参数的合理设计对于提高系统的稳定性和输出电压质量具有重要意义。

在实际应用中，需要根据微电网的具体情况和需求，通过仿真和实验的方法确定这些参数的最佳值。

四、实施过程（一）硬件设计微电网逆变器的硬件设计主要包括主电路、控制电路和保护电路等部分。

在实施过程中，需要根据虚拟阻抗法的需求，合理选择电路元件和器件，确保系统的稳定性和可靠性。

（二）软件设计软件设计是实现虚拟阻抗法控制策略的关键。

在微电网逆变器的控制系统中，需要编写相应的程序代码，实现外环和内环控制的逻辑，并引入虚拟阻抗环节。

同时，还需要对程序进行优化和调试，确保其能够在实际应用中发挥良好的效果。

五、应用优势与挑战（一）应用优势基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略具有以下优势：1. 提高系统的稳定性：通过引入虚拟阻抗环节，使逆变器对外部干扰具有一定的抵抗能力，从而提高系统的稳定性。

《微网逆变器虚拟同步发电机控制策略的分析与验证》篇一一、引言随着可再生能源的快速发展和微网技术的不断进步，微网逆变器作为微网系统中的关键设备，其控制策略的优化与实现显得尤为重要。

虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制策略作为近年来新兴的逆变器控制技术，能够模拟传统同步发电机的特性，提高微网的稳定性和可靠性。

本文旨在分析微网逆变器中虚拟同步发电机控制策略的原理及特点，并通过实验验证其性能。

二、微网逆变器虚拟同步发电机控制策略分析（一）基本原理虚拟同步发电机控制策略是基于现代电力电子技术，通过控制逆变器的输出电压和电流，模拟传统同步发电机的惯性和阻尼特性。

它能够根据微网系统的需求，实现有功功率和无功功率的调节，从而保持微网的电压和频率稳定。

（二）特点分析1. 惯性和阻尼模拟：VSG控制策略能够模拟传统同步发电机的惯性和阻尼特性，提高微网的动态稳定性。

2. 功率因数可调：VSG控制策略可以根据微网系统的需求，调节有功功率和无功功率的输出，实现功率因数的灵活调整。

3. 兼容性强：VSG控制策略可以与不同类型的可再生能源发电系统相结合，提高微网的供电可靠性。

三、虚拟同步发电机控制策略的验证（一）实验平台搭建为了验证虚拟同步发电机控制策略的有效性，搭建了包含微网逆变器、负载、储能系统等设备的实验平台。

其中，微网逆变器采用VSG控制策略，通过实时监测微网的电压和频率，调整逆变器的输出功率。

（二）实验过程及结果分析1. 实验过程：在实验过程中，通过改变负载大小和类型，模拟微网系统的不同运行工况。

同时，记录逆变器的输出电压、频率、有功功率和无功功率等数据。

2. 结果分析：通过对比实验数据，发现采用VSG控制策略的逆变器在负载变化时，能够快速调整输出功率，保持微网的电压和频率稳定。

同时，VSG控制策略还能够根据微网系统的需求，灵活调整功率因数，提高供电质量。

此外，VSG控制策略还具有较好的兼容性，可以与不同类型的可再生能源发电系统相结合，提高微网的供电可靠性。

《基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略》篇一一、引言随着能源结构转型的深入，微电网作为一种灵活、智能的能源管理系统，越来越受到人们的关注。

微电网中的逆变器作为连接分布式电源与电网的关键设备，其控制策略的优劣直接影响到微电网的运行性能和稳定性。

虚拟阻抗法作为一种新兴的逆变器控制技术，通过模拟阻抗特性，有效改善了逆变器的输出特性，提高了系统的稳定性和可靠性。

本文将重点探讨基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略。

二、微电网逆变器概述微电网逆变器是微电网中分布式电源与电网之间的桥梁，其核心作用是将直流电源转化为交流电源，为微电网提供稳定的电能。

逆变器的控制策略直接影响着微电网的运行性能和稳定性。

传统的逆变器控制策略主要依靠硬件阻抗来稳定系统，但随着分布式电源的增多和微电网规模的扩大，传统方法已难以满足系统稳定性的需求。

因此，研究新的逆变器控制策略具有重要意义。

三、虚拟阻抗法原理及优势虚拟阻抗法是一种通过模拟阻抗特性的方法来控制逆变器的技术。

它通过在逆变器的控制策略中引入虚拟阻抗，使逆变器具有类似实际阻抗的输出特性。

与传统方法相比，虚拟阻抗法具有以下优势：1. 灵活性高：虚拟阻抗可以根据系统需求进行动态调整，适应不同场景下的运行要求。

2. 改善输出特性：虚拟阻抗可以改善逆变器的输出特性，减小谐波失真，提高电能质量。

3. 提高系统稳定性：通过模拟阻抗特性，虚拟阻抗法可以有效提高系统的稳定性，降低系统故障的风险。

四、基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略基于虚拟阻抗法的微电网逆变器控制策略主要包括以下步骤：1. 确定系统需求和目标：根据微电网的运行需求和目标，确定逆变器的控制策略和虚拟阻抗的参数。

2. 设计虚拟阻抗环节：在逆变器的控制策略中引入虚拟阻抗环节，模拟实际阻抗的输出特性。

3. 实时调整虚拟阻抗：根据系统运行状态和需求，实时调整虚拟阻抗的参数，以适应不同场景下的运行要求。

4. 优化控制策略：根据系统运行结果和性能评估，对控制策略进行优化，以提高系统的稳定性和性能。