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近年来,因大量新能源及可控负荷通过电力电子装置接入电网,使得传统同步机组在电力系统中所占比例不断降低,导致电网更易受到功率波动和故障的影响从而降低系统稳定性。虚拟同步机技术的提出可为“源—网—荷”提供统一的同步机制,不仅能够提高新能源和可控负荷在电力系统中的生存能力,还能够依靠三者之间的同步机制共同抵御外界干扰。本文主要面向实现“源—网—荷”友好交互的虚拟同步机技术,在变流器系统建模及控制的基础上,就“源—网”侧新能源光伏发电和“网—荷”中典型电动汽车负荷的虚拟同步机控制策略进行深入研究。本文的主要研究内容概括如下:(1)介绍了变流器的主电路拓扑及控制框图,其控制主要分为外环虚拟同步机控制和内环双闭环控制。总结了虚拟同步机技术的特点及分类,在此基础上,分别对应用于逆变器的虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)控制和应用于整流器的虚拟同步电动机(Virtual synchronous motor,VSM)控制进行建模分析,并在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建相应模型验证模块功能。(2)就传统光伏虚拟同步机通常配备储能装置,存在增加成本、空间占用和后期维护等问题,提出一种基于自适应MPPT的新型两级式光伏虚拟同步机控制策略。首先,将配置储能的传统光伏虚拟同步机与所提控制系统进行原理比较,进而给出所提出PV-VSG控制方法的运行场景;其次,在电导增量法的基础上,结合直流母线电压,得出自适应MPPT算法;然后,为与前级自适应MPPT控制相配合,设计了改进VSG控制策略;最后,通过设置负荷/调度功率变化、光照变化等工况对所提控制策略在离网和并网模式下进行仿真验证。(3)针对大功率充电负荷频繁投退引起的电网频率、电压质量问题,提出了一种基于新型VSM技术的电动汽车快充控制方案。首先把前级三相电压型PWM整流器和后级谐振LLC零电压开关直流变换器作为主电路拓扑,分别设计了前级基于充电模式的VSM控制策略和后级双闭环控制;然后,为突出所提VSM控制的优越性,采用具备一次调压、调频特性的同步发电机作为同步电网;最后,对所提VSM控制的电动汽车应具备惯量、阻尼和一次调节特性进行验证,并与传统不参与调节的电动汽车控制方法进行仿真比较。