【摘 要】
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随着可再生能源的大力发展,以并网逆变器作为接口的新能源开始大规模接入电网。不同于传统同步发电机的运作方式,不具备惯性的新能源渗透率越来越高,这使得电网惯性被削弱,因此对电网安全稳定运行提出了挑战。以模拟同步发电机特性的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制技术逐渐成为解决大量新能源并网的关键技术之一。其中有学者针对控制方法的参数虚拟转动惯量提出自适
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随着可再生能源的大力发展,以并网逆变器作为接口的新能源开始大规模接入电网。不同于传统同步发电机的运作方式,不具备惯性的新能源渗透率越来越高,这使得电网惯性被削弱,因此对电网安全稳定运行提出了挑战。以模拟同步发电机特性的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制技术逐渐成为解决大量新能源并网的关键技术之一。其中有学者针对控制方法的参数虚拟转动惯量提出自适应方案。本文首先对VSG结构入手,详细分析了有功-频率控制环路模型并通过数学模型阐述了转动惯量与系统响应的关系。通过数学分析,讨论了转动惯量的选取原则与范围。根据仿真对比发现单一固定转动惯量的VSG的缺点,从而提出转动惯量自适应控制方案。其次,本文阐述了转动惯量自适应方案的基本原理并且列举了两种典型的控制方法,此外,依据爬山搜索法的思想提出一种新的转动惯量自适应方案。通过对比三种自适应方案与单一固定转动惯量VSG,证明了转动惯量自适应的优越性。接着,针对本文提出的新方案中涉及的参数进行详细的研究与分析,阐述了各个参数与控制效果的关系,并且该规律在典型控制方法中得到验证。除此之外,根据参数对控制效果的影响,阐述本文控制参数的选取原则并对参数进行了优化。最后,使用MATLAB软件与d SPACE半实物仿真平台对VSG控制以及本文提出的转动惯量自适应控制进行了仿真和实验验证。仿真结果与实验结果证明了本文控制方案的有效性与可行性。
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