PDF《虚拟同步发电机并联运行的阻抗匹配策略》

1 和S

2 为联动开关, Qr e f为无功功率指令, UP C C 和Uo 分别为交流母线电压和 V S G 输出端电压, Δ U 为比较误差, Kq 为调压系数, k i 为积分系数. 在并网前采样 V S G 输出端电压Uo 与其额定 值间的误差, 实现单台 V S G 离网稳定可控运行, 并072018,

4 2 (

9 ) ?基于虚拟同步发电机的新能源并网技术及应用? h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 网后采样交流母线电压UP C C与其额定值间的误差, 实现 V S G 并网后的无功功率―电压调节.电压误 差Dq( Qr e f-Q) 与ΔU求和后 经积 分器得到 V S G 励磁电压, 该方法可实现无功负载投切过程中对励 磁电压Ue 的动态调节.根据改进控制框图得到无 功功率控制环如图4所示, 其闭环传递函数为: Q ′( s) =( Um - UP C C) k i Kq UP C C s X+Dq k i UP C C - s U2 P C C s X+Dq k i UP C C (

6 ) 图4 改进无功功率控制环 F i g .

4 I m p r o v e dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o l l o o p 式(

6 ) 表明改进后的无功功率环和式(

3 ) 表示的 有功功率环相似, 在整个频带范围内线路阻抗前都 存在微分因子, 即在稳态运行时线路阻抗不会对无 功功率响应产生影响, 通过设置合适的无功下垂系 数Dq 即可实现稳态时无功功率按容量比准确分配. 根据图 4, 离网运行模式时Qr e f =0 时, 得出VSG输出励磁电压 Ue 和无功功率时域表达式分别为: Ue= k i s [ Kq( Um - UP C C) -Dq Q] (

7 ) Q= UP C C X k i s [ Kq( Um - UP C C) -Dq Q] - UP C C { } (

8 ) 式(

7 ) 化简为一阶微分标准形式, 得通解为: Ue= UP C C+ XKq Dq UP C C ( Um - UP C C) +C e - k i D qUP C C X t (

9 ) 式中: C 为系数. 在Ue 初值为0时, 有Ue=A 1-e - k i D qUP C C X t ( ) (

1 0 ) 式中: A= UP C C+XKq( Um - UP C C) / ( Dq UP C C) . 当加载造成 V S G 交流母线电压UP C C 跌落时, Ue 会自动调节UP C C在额定范围内, 调节量的大小与 线路阻抗 X 和调压系数Kq 成正比, 与无功下垂系 数Dq 成反比, 如负载过重还需进行二次电压调节 维持母线电压稳定. 同理得到在Q 初值为0时, 有Q=B 1-e - k i D qUP C C X t ( ) (

1 1 ) 式中: B=Kq( Um -UP C C) / Dq ;

τ=UP C C k i Dq / X 为 时间常数. 式(

1 1 ) 表明设置相同时间常数即可实现无功功 率暂态时间常数一致.同容量 V S G 并联因参数设 置相同, 每台 V S G 输出无功功率等比例分配负载并 保证暂态过程的快速性;

不同容量 V S G 并联时除 k i 相等外, 其余按容量设置.其中等效输出阻抗对 有功功率和无功功率暂态过程均有影响, 因此对等 效输出阻抗进行参数设计是重要的.

3 虚拟阻抗参数匹配 为设计等效输出阻抗以确保每台 V S G 下垂系 数与等效线路阻抗之比恒定且相等, 提出了加入虚 拟阻抗的控制策略[

1 7 ] . 加入虚拟阻抗可改善 V S G 输出阻抗特性, 但会 增大输出端电压跌落, 因此本文对励磁环节进行改 造, 根据附录A图A1等效输出阻抗X(s) = Z( s) +Zl i n e( s) 调节励 磁电压, 保持输出端电压稳定.为使 V S G 的X(s) 呈感性, 须设 Z( s) 为纯感 性, 并使Z( s) ≥ Zl i n e( s) , 消除Zl i n e( s) 对X( s) 的影 响, 实现合理配置.具体虚拟阻抗取值及限定条件 可参考文献[

1 3 ] . 以两台 V S G 容量2∶1为例, 设置有功下垂系 数Dp

1 ∶Dp

2 =1∶2, 无功下垂系数Dq

1 ∶Dq

2 = 1∶2, 完成两台 V S G 稳态有功功率配比和无功功率 配比均为2∶1;