"新能源柔性并网控制-专题虚拟同步发电机控制-东北电力大学" 本篇资源摘要主要介绍了虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制技术在新能源柔性并网控制中的应用。VSG 是一种新型的电力电子设备，通过模拟传统同步发电机的特性，提供类似同步发电机的功能，具有自主提供频率控制、自主无功电压控制、虚拟惯性支撑、阻尼控制、自同步等功能。 VSG 背景及发展历史 虚拟同步发电机控制技术的提出最早可以追溯到1997年，IEEE task force 工作组提出了静止同步机（Static Synchronous Generator, SSG）的概念。随后，2007年德国的 Beck 教授率提出 VISMA（Virtual Synchronous Machine）概念；2008年，欧洲联合项目“VSYNC”提出VSG的概念（电压源VSG）；2009年，钟庆昌教授提出“Synchronverter”概念（含励磁模拟的电压源VSG）。2012年，美国 Hussam Alatrash 将VSG引入光伏逆变器（光储结构）。2013~2016年，南瑞、许继先后研发虚拟同步样机；张北建成最大VSG示范基地。 VSG 控制概述 VSG 控制技术的核心是通过变流器控制环节中模拟同步机的运行机制，使新能源发电设备具备主动支撑电网能力，由“被动调节”转为“主动支撑”。VSG 控制方法可以分为电压型VSG 和电流型VSG 两种。电压型VSG 控制方法可以模拟机械方程、定子电压方程和定子感应电动势方程，实现有功和无功的无差别控制。 VSG 应用场景 VSG 控制技术可以应用于储能VSG、分布式性新能源发电VSG（风电VSG、光伏VSG）、负荷VSG（电动汽车负荷、空调负荷等可控负荷）、柔性直流换流站VSG控制、全自主电力系统VSG协同研究趋势等领域。 VSG控制方法 典型VSG控制方法包括电压型VSG-虚拟频率惯性方法（二阶）、电压型VSG-synchronverter 方案（5阶）等。这些方法可以模拟同步发电机的特性，提供类似同步发电机的功能。 VSG仿真结果 通过仿真结果可以看到，VSG 控制技术可以实现有功和无功的无差别控制，具有良好的暂态特性和稳定性。 VSG 控制技术在新能源柔性并网控制中的应用具有广阔的前景和发展空间，对于改进电网稳定性和可靠性具有重要意义。

虚拟同步发电机逆变控制仿真Simulink，可直接运行。

近年来，已经开发出使用可再生能源的发电作为解决全球变暖问题的解决方案。 在这些发电方法中，风力发电正在增加。 但是，随着风力发电渗透水平的提高，渗透电力系统的低惯性和缺乏同步电力特性可能会对电网的暂态稳定性产生重大影响。 虚拟同步发电机为互连的逆变器提供虚拟惯性和同步功率。 具有虚拟同步发电机功能的互连逆变器通常使用基于PI控制的电流控制器。 本文提出了一种新的电流控制方法，并将其与常规方法进行了比较。 提出的电流控制是一种遵循虚拟同步发电机模型的方法，该模型通过解决每个采样时间间隔的离散时间线性二次最优控制问题来随时改变。 新方法遵循传统方法，因此可以抑制无功功率波动，并且可以减小互连逆变器的尺寸。

该系统由4台同步发电机、4台变压器、11条母线及其各自的输电线路组成。 该系统本身由 2 个区域组成，每个区域有 2 台发电机，在 20 KV 下提供 900 MVA，每台发电机都有自己的 900 MVA 变压器，从初级侧 20 KV 到次级侧 230 KV。 系统负载连接到总线 7 和 9。 该系统的特点是在稳定条件下从区域 1 向区域 2 输出 400 MW。

使用由 900 MVA 容量的四台发电机组成的双区域系统来解释同步发电机的二次频率响应或自动发电控制。 M2是摇摆巴士。 在 t=10 秒时施加干扰。 由于固有的调速器响应，系统频率恢复到接近 60 Hz，但稳态频率偏差不为零。 为了使稳态频率偏差为零，输电系统运营商向可调度的设备（此处为 M1 和 M2）发送命令以提供额外的有功功率来补偿频率偏差，从而将其恢复到 60 Hz 的标称值。 开发 PI 控制器以反映 AGC

带PI控制和带PQ负载的同步发电机二阶模型

该模型模拟了同步发电机的详细模型。 这是机器的全订单模型。 AVR（自动电压调节器）和调速器也被建模。 请按照步骤1.运行脚本2.输入机器与市电同步的时间3.运行模型观察同步过程中的瞬变。 机器的所有参数都以pu给出。 发电机在 dq 参考系中建模。 matlab 脚本中还给出了导出机器方程的参考书的名称。

学习并掌握Matlab/Simulink，包括学习Simulink中元件的选取、初始化、参数给定、图像显示等； 2）熟练掌握电力系统短路的相关知识； 3）熟悉掌握同步电机的结构及运行参数和特点； 3）掌握同步电机突然三相短路的分析方法，熟悉短路后机电内部的物理过程及短路电流波形； 4）通过对同步电机模型进行Simulink模型的搭建进行短路设置，得出仿真图形，并对图形进行分析，得出结论； 5）整理课程设计论文。

针对虚拟同步发电机(VSG)控制的电压源型逆变器接入交流系统，建立含VSG的单机无穷大系统的线性化模型，分析VSG控制的新能源接入对电力系统低频振荡的影响。采用阻尼转矩分析法揭示VSG接入对电力系统机电振荡模式的影响机理，并利用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件进行仿真验证，结果表明：VSG通过向系统中同步发电机的机电振荡环提供阻尼转矩改变系统的整体阻尼，进而影响电力系统的振荡稳定性。