【摘 要】
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为了响应国家碳中和政策的号召,可再生能源在总发电量中的占比不断提高。但利用可再生能源进行发电的分布式电源因其具有容量小、数量多、距离较为分散、输出功率易产生波动等特点,使得对其接入电力系统的管理和调度难度系数加大,因此用于消纳分布式电源并减缓对大电网的冲击和影响的微电网得以提出。微电网包含大量通过电力电子变换器接口接入的分布式电源,由于其缺乏同步电机等旋转器件所具备的旋转惯性、阻尼特性及下垂特性,
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为了响应国家碳中和政策的号召,可再生能源在总发电量中的占比不断提高。但利用可再生能源进行发电的分布式电源因其具有容量小、数量多、距离较为分散、输出功率易产生波动等特点,使得对其接入电力系统的管理和调度难度系数加大,因此用于消纳分布式电源并减缓对大电网的冲击和影响的微电网得以提出。微电网包含大量通过电力电子变换器接口接入的分布式电源,由于其缺乏同步电机等旋转器件所具备的旋转惯性、阻尼特性及下垂特性,所以其所含分布式电源规模越大,其可靠性越低。具有惯性能够独立支撑微电网运行的虚拟同步发电机技术（virtual synchronous generator,VSG）应运而生。然而,在外部负荷切换时,由VSG组成的并联系统容易产生功率波动,引起系统有功功率振荡,本文针对此问题开展研究,主要工作如下:（1）本文首先对VSG控制原理作出简要分析,根据VSG的控制原理,按照有功-频率控制、无功-电压控制、电压电流双闭环控制的顺序详细说明了VSG的内外层控制结构。随后,针对角速度与有功功率之间的关系,建立了VSG的小信号模型。（2）针对微电网中VSG并联时因受扰动而出现频率振荡的问题,利用VSG并联系统的状态空间方程建立的小信号模型分析频率振荡的机理,得出有功功率振荡的原因是由于并联VSG系统的参数不一致,从而导致调节速度的差异引起的。然后根据特征值法,推出系统在转动惯量、阻尼因子等作用下的特征根分布。得出阻尼因子、下垂系数过小会使得功率振荡的幅值变大。转动惯量相差越大,会造成并联的两台VSG之间的调节速度差异加大,系统振荡加剧。根据以上所建数学模型,对并联VSG系统进行了仿真验证,证实了上述结论。（3）在并联VSG系统出现的功率振荡分析的基础上,本文提出了一种对虚拟转动惯量与阻尼因子进行模糊自适应动态调节的抑制方法。该方法首先总结出一个振荡周期内对于参数控制的自适应律,然后在功率调节环中加入模糊自适应控制以改善功率分配的精度。此策略能够显著降低功率振荡的幅度,减少暂态响应时间和振荡过程中的暂态能量。由仿真结果可知,本文所提方法对VSG并联时的有功功率振荡有显著抑制作用,有效提高了系统的暂态稳定性。
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