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基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略汇报人：2024-01-24

目录CONTENTS引言虚拟同步发电机原理及模型微网逆变器控制策略设计基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略仿真分析实验验证与结果分析结论与展望

01引言

背景与意义随着化石能源的日益枯竭和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。微网作为一种集成了分布式电源、储能装置、负荷和控制系统的小型发配电系统，对于提高可再生能源利用率、减少环境污染具有重要意义。能源危机与环境污染微网中的逆变器是实现分布式电源与电网之间能量转换的关键设备。然而，由于微网中电源和负荷的多样性和不确定性，以及电网的复杂性和动态性，传统的逆变器控制策略已无法满足微网稳定、高效运行的需求。因此，研究基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略具有重要的理论价值和实际应用价值。微网逆变器控制策略的挑战

基于PQ控制的策略该策略通过控制逆变器的有功和无功功率输出，实现分布式电源的最大功率点跟踪和并网运行。然而，该策略无法为微网提供电压和频率支撑，且在电网故障时可能导致微网崩溃。基于下垂控制的策略该策略通过模拟同步发电机的下垂特性，实现逆变器的并网运行和微网的电压和频率调节。然而，该策略存在功率分配不均、电压和频率波动等问题，且难以实现多台逆变器之间的协调控制。基于虚拟同步发电机的策略该策略通过模拟同步发电机的机电暂态特性和电磁暂态特性，实现逆变器的并网运行和微网的电压和频率支撑。该策略具有功率分配均匀、电压和频率稳定、多台逆变器之间协调控制等优点，已成为当前研究的热点。微网逆变器控制策略现状

虚拟同步发电机是一种模拟同步发电机运行特性的控制算法，通过控制逆变器的输出电压和频率，使其具有同步发电机的惯性、阻尼和同步等特性，从而提高微网的稳定性和可靠性。虚拟同步发电机的概念虚拟同步发电机的关键技术包括有功-频率控制、无功-电压控制、虚拟惯性和阻尼控制等。其中，有功-频率控制实现逆变器的有功功率输出与电网频率的同步；无功-电压控制实现逆变器的无功功率输出与电网电压的同步；虚拟惯性和阻尼控制则模拟同步发电机的惯性和阻尼特性，提高微网的稳定性和抗干扰能力。虚拟同步发电机的关键技术虚拟同步发电机技术概述

02虚拟同步发电机原理及模型

虚拟同步发电机（VSG）通过控制算法模拟传统同步发电机的运行特性，包括有功功率和无功功率的调节、电压和频率的稳定等。模拟同步发电机运行特性VSG控制策略使得分布式电源（如光伏、风电等）能够像传统同步发电机一样并网运行，提高微网的稳定性和可靠性。实现分布式电源并网虚拟同步发电机基本原理

VSG采用同步发电机的电气模型，包括电压方程、磁链方程和功率方程等，以模拟同步发电机的电气特性。基于同步发电机电气模型，设计相应的控制算法，实现VSG的有功功率和无功功率的解耦控制，以及电压和频率的稳定控制。虚拟同步发电机数学模型控制算法设计同步发电机电气模型

通过模拟同步发电机的有功功率和无功功率调节特性，实现VSG的有功功率和无功功率的独立控制。有功功率和无功功率控制采用同步发电机的电压和频率调节原理，设计相应的控制策略，确保VSG并网运行时电压和频率的稳定性。电压和频率稳定控制将VSG控制策略应用于并网逆变器中，实现分布式电源的并网运行和功率调节。同时，通过优化控制算法提高系统的动态响应性能和稳定性。并网逆变器控制虚拟同步发电机控制策略

03微网逆变器控制策略设计

实现微网逆变器的输出电压和频率稳定，同时保证系统功率平衡。确定控制目标基于虚拟同步发电机的控制策略，模拟同步发电机的外特性和动态响应。选择控制策略包括电压电流双闭环控制、功率解耦控制等，实现逆变器的高效稳定运行。设计控制系统控制策略总体设计

03考虑系统保护在拓扑结构设计中，需要考虑过流、过压等保护措施，确保系统的安全运行。01选择合适的拓扑结构根据微网系统的需求和逆变器的功率等级，选择合适的拓扑结构，如单相全桥、三相全桥等。02确定主电路参数根据拓扑结构和控制策略，确定主电路中的电感、电容等元件的参数。逆变器主电路拓扑结构选择

设计控制算法基于虚拟同步发电机的控制策略，设计相应的控制算法，包括有功功率和无功功率的解耦控制、电压电流双闭环控制等。实现控制算法通过编程实现控制算法，选择合适的编程语言和控制芯片，编写相应的控制程序。调试和优化在实际系统中进行调试和优化，根据实验结果对控制算法进行调整和改进，提高系统的稳定性和动态响应性能。控制算法设计及实现

04基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略仿真分析

01根据VSG的工作原理和动态特性，在仿真软件中建立相应的数学模型。建立虚拟同步发电机（VSG）模型02构建微网逆变器的电路拓扑结构，并设置相应的控制参数，如电压、电流环控制参数等。微网逆变器模型03搭建包含VS