虛擬同步發(fā)電機(jī)的同步頻率諧振機(jī)理和阻尼抑制.pdf

1、世界能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的不斷加劇，推動(dòng)了風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的規(guī)模化發(fā)展。電力電子變流器作為可再生能源和電力系統(tǒng)的重要接口，通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)，模擬同步發(fā)電機(jī)的特性，被視為解決高滲透率新能源并網(wǎng)問(wèn)題的有效方案之一。由此，催生了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)。本文聚焦虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)中的同步頻率諧振問(wèn)題，通過(guò)推導(dǎo)精確的動(dòng)態(tài)模型，探索同步頻率諧振的產(chǎn)生機(jī)理及其抑制策略。
　　1.推導(dǎo)了適用于寬頻域的虛擬同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)矢量模型，與同步

2、發(fā)電機(jī)的經(jīng)典模型對(duì)比，該模型包含電感磁鏈的動(dòng)態(tài)過(guò)程，適用于虛擬同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能分析?；趧?dòng)態(tài)矢量模型，推導(dǎo)了有功-功角和無(wú)功-電壓的小信號(hào)關(guān)系式，揭示了同步頻率諧振的產(chǎn)生機(jī)理。并詳細(xì)分析了同步頻率諧振對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。通過(guò)8kVA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了上述理論分析的正確性。
　　2.求解了虛擬同步發(fā)電機(jī)變量之間的耦合關(guān)系，建立了動(dòng)態(tài)耦合模型。發(fā)現(xiàn)有功-無(wú)功的耦合效應(yīng)加劇了同步頻率諧振，等效于“負(fù)阻尼”的作用，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)

3、的穩(wěn)定裕度。而且耦合效應(yīng)隨著有功控制環(huán)和無(wú)功控制環(huán)帶寬的增大而增強(qiáng)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了有功功率和無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)。
　　3.根據(jù)同步頻率諧振的產(chǎn)生機(jī)理，從優(yōu)化控制參數(shù)和增大阻尼系數(shù)的角度出發(fā)，分別提出了適用于有功控制環(huán)和無(wú)功控制環(huán)的諧振抑制策略，并闡述了抑制方案的實(shí)現(xiàn)方法和物理意義。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出的諧振抑制策略的有效性。
　　本文通過(guò)建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，揭示了虛擬同步發(fā)電機(jī)固有的同步頻