【摘 要】
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随着分布式发电系统覆盖率的不断提升,电网的等效旋转惯量相应减少,电力系统遭受功率扰动时的稳定性下降。逆变器控制算法采用虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,通过借鉴同步发电机的本体模型,增强对系统频率的支撑能力。虚拟惯量和阻尼系数作为VSG有功环的两个重要参数,关系到系统响应的稳态特性和动态性能。然而,基于固定参数的有功环控制策略难以应付各种复杂
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随着分布式发电系统覆盖率的不断提升,电网的等效旋转惯量相应减少,电力系统遭受功率扰动时的稳定性下降。逆变器控制算法采用虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,通过借鉴同步发电机的本体模型,增强对系统频率的支撑能力。虚拟惯量和阻尼系数作为VSG有功环的两个重要参数,关系到系统响应的稳态特性和动态性能。然而,基于固定参数的有功环控制策略难以应付各种复杂工况,需要利用逆变器参数的实时可变性,对传统控制策略加以改进。本文的主要研究内容如下:（1）研究了同步发电机的等效数学模型,包括电气方程、机械方程和一次调频方程。建立了相应的VSG数学模型和VSG有功环小信号模型,以便后文的有功环参数设计。根据VSG孤岛和并网两种运行模式,提出了基于鉴相器的改进预同步算法,加快运行模式切换前的预同步速度。（2）研究了孤岛模式时VSG有功环参数对系统频率的影响和并网模式时有功环参数对系统输出有功功率的影响。提出了阻尼系数自适应调节的VSG控制算法,根据实际的频率最大偏差量动态整定阻尼系数,使扰动后频率更快恢复稳定。提出了虚拟惯量自适应调节的VSG控制算法,在频率的加速阶段或减速阶段,虚拟惯量实时调整为预设的最大值或最小值,改善系统频率和有功功率的动态性能。根据系统稳定性要求和动态响应指标,分别在孤岛模式和并网模式下对有功环主要参数进行设计。（3）基于目前几种常见的电力系统频率预测方法,给出了基于深度学习方法的频率预测模型构建流程。提出了结合频率预测的VSG虚拟惯量控制算法,考虑系统储能容量的限制,基于预测的频率最大偏差量,在扰动初期调整虚拟惯量取值范围,为惯量参数自适应调整提供基础。提出了结合频率预测的VSG阻尼系数控制算法,基于频率预测值整定阻尼系数,减少系统频率和有功功率的超调。根据系统储能容量限制和响应指标要求,设计了虚拟惯量和阻尼系数同时自适应控制的参数整定方案。
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