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    光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制方法研究

    2023-04-26 08:21:24楊雨涵
    關(guān)鍵詞:方法模型系統(tǒng)

    楊雨涵

    (西安科技大學(xué) 電氣工程工學(xué)院,西安 710000)

    0 引言

    光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組是由分布式電源和電力電子化系統(tǒng)共同組成的大規(guī)模電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)[1],通過(guò)利用光伏陣列裝置,將接收到的太陽(yáng)能的輻射轉(zhuǎn)換為高電壓的直流電。通過(guò)逆變器進(jìn)行反向轉(zhuǎn)換,將與電壓同頻同相的正弦型交流電流輸入到電力系統(tǒng)中。因具備較為優(yōu)越的有功備用能力,常作為可再生能源的接入電網(wǎng),被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、機(jī)械制造、煤礦挖掘等多種領(lǐng)域。然而即便是機(jī)電發(fā)展尤為迅速的現(xiàn)代社會(huì),光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組仍存在不容忽視的內(nèi)部缺陷,即機(jī)組慣量阻尼極易受到干擾因素的影響,出現(xiàn)作用規(guī)律不穩(wěn)定等問(wèn)題。為了提高光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的工作效率,相關(guān)人員投入到機(jī)組慣量阻尼控制方法的研究之中。

    例如,申志鵬[2]等人提出基于柔性直流輸電系統(tǒng)的雙邊慣量和阻尼模擬控制方案,通過(guò)兩端互聯(lián)交流電網(wǎng)推導(dǎo)發(fā)電系統(tǒng)雙邊慣量和阻尼系數(shù),并將推導(dǎo)值作為建模依據(jù),參考BIDE控制方案建立基于光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的三相接地線路控制模型,實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制,該方法存在控制性能較差的問(wèn)題。岳家輝[3]等人提出基于自適應(yīng)慣量阻尼的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬同步控制策略,通過(guò)模擬有功功率突變條件下虛擬電流閉環(huán)的二階信號(hào),獲取有功功率變化閾值內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)。通過(guò)制定系統(tǒng)輸入量,并沿輸入軌跡交錯(cuò)控制電機(jī)組恒參數(shù),實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制。孫宇新[4]等人提出基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的慣量和阻尼自適應(yīng)控制,通過(guò)將微電網(wǎng)與協(xié)同控制模型結(jié)合,獲取自適應(yīng)虛擬慣量和阻尼系數(shù)的協(xié)同控制策略,實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制。上述兩種方法雖然實(shí)現(xiàn)了光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制,但是卻存在光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組同步性能較差的問(wèn)題。

    為了解決上述方法中存在的問(wèn)題,提出了光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制方法研究的方法,重點(diǎn)與難點(diǎn)在于基于VSG的慣量阻尼控制模型,將慣量阻尼控制過(guò)程作為核心算法,將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)視為光伏系統(tǒng)的控制變量,匹配低頻慣性效應(yīng)和低頻阻尼效應(yīng),調(diào)節(jié)穩(wěn)定性和振動(dòng)應(yīng)力抵抗性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在慣量阻尼控制性能測(cè)試中,所提方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組,在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下,能夠不受Kp和Dp干擾,其輸出功率的振動(dòng)幅度較??;在同步性測(cè)試中,所提方法能夠在Kp和Dp突變的第一時(shí)間,控制機(jī)組慣量阻尼,并且能夠維持功率振幅。表明所提方法的控制性能好、同步性能好。

    1 穩(wěn)定性和振動(dòng)應(yīng)力抵抗性平衡控制

    光伏發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)應(yīng)用價(jià)值最高的發(fā)電技術(shù)之一,已成為現(xiàn)代社會(huì)的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目,被記錄在《國(guó)家能源發(fā)展規(guī)劃》當(dāng)中。想要控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼,需要優(yōu)先分析影響機(jī)組慣量阻尼的干擾因素,并以此為基礎(chǔ),建立基于光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的平衡控制模型,以此實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼的自動(dòng)化控制。

    1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)特性分析

    從宏觀視角來(lái)看,光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組是由光伏組件、前級(jí)Boost變換器和后級(jí)逆變器共同組成的光伏高比例發(fā)電系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)的靜止式發(fā)電機(jī),光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組在暫態(tài)電壓的調(diào)度方面和一次能源的蓄電強(qiáng)度方面均具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。光伏組件負(fù)責(zé)疊加系統(tǒng)光伏滲透率,以維持接入式電力系統(tǒng)直流母線電壓的穩(wěn)定[5-6]。通常情況下,一次能源注入過(guò)程需要同時(shí)測(cè)量接入式電力系統(tǒng)低壓側(cè)和高壓側(cè)直流母線的電容值,以保證系統(tǒng)恒定功率與無(wú)窮大電網(wǎng)之間的等效電壓和等效電流始終不超過(guò)電池儲(chǔ)能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換途中產(chǎn)生的額定電壓和額定電流。

    前級(jí)Boost變換器負(fù)責(zé)接收光伏組件釋放的電壓指令和電流指令,其具有較小的射頻干擾和較低噪聲的優(yōu)點(diǎn)。由于光伏組件缺乏電力元件,無(wú)法將疊加成功的光伏滲透率并行投射至系統(tǒng)全層[7],因此需要以指令的形式提高前級(jí)Boost變換器電壓和電流,以達(dá)到系統(tǒng)全層并網(wǎng)的目的。后級(jí)逆變器近似一個(gè)頻率下垂環(huán),主要負(fù)責(zé)響應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行途中的電阻和電感,以及時(shí)診斷系統(tǒng)電源側(cè)及負(fù)荷側(cè)的擾動(dòng)因素,維持系統(tǒng)正常狀態(tài)[8]。光伏滲透率疊加公式如下:

    (1)

    式中,a為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功角;Δt為直流電壓時(shí)間尺度;q為并網(wǎng)變換器的勵(lì)磁電勢(shì)幅值;θi為出口電壓的基波分量。

    直流母線電容值計(jì)算公式如下:

    (2)

    式中,Δω為直流電容參考電壓;pi為并網(wǎng)變換器電壓等級(jí);pj為輸出電壓與電網(wǎng)電壓間的相位角。

    1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電模型

    機(jī)組慣量阻尼是光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組按標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)方程運(yùn)行途中產(chǎn)生的物理參數(shù),對(duì)系統(tǒng)工作起到變量增益的作用。光伏并網(wǎng)的基本思路是:以太陽(yáng)能電池為基礎(chǔ),通過(guò)采用半導(dǎo)體器件的電子性能,在太陽(yáng)光照射的作用下,形成一種強(qiáng)大的內(nèi)部靜電場(chǎng),將光能量轉(zhuǎn)換成電能,再通過(guò)逆變器進(jìn)行反向轉(zhuǎn)換后,能夠向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。

    考慮到機(jī)組慣量阻尼與系統(tǒng)慣性水平和阻尼能力存在明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系,且慣性水平?jīng)Q定系統(tǒng)發(fā)生位置變化的概率,慣性水平越強(qiáng)[9-10],系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的概率越小、系統(tǒng)整體裝置越穩(wěn)定;阻尼能力決定系統(tǒng)機(jī)械零件間的共振振幅,阻尼能力越強(qiáng),系統(tǒng)因震動(dòng)應(yīng)力達(dá)到極限而造成的零件損壞概率越低,因此將慣量阻尼的變化規(guī)律視為光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的研究重點(diǎn),試圖通過(guò)提高機(jī)組慣量阻尼控制能力,優(yōu)化光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的工作效率[11-12]。由于不可抗力和動(dòng)態(tài)失穩(wěn)機(jī)制的存在,機(jī)組慣量阻尼并不總是維持在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)共同決定的理想狀態(tài),而是在外界干擾因素的作用下,以低頻慣性效應(yīng)和低頻阻尼效應(yīng)的形式呈現(xiàn)在不平衡系統(tǒng)能量源圖中。不平衡系統(tǒng)能量源如圖1所示。

    圖1 不平衡系統(tǒng)能源圖

    由圖1可見(jiàn),影響機(jī)組慣量阻尼的干擾因素是頻率下垂系數(shù)Dp和變比例-退飽和式PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp[13-14]。頻率下垂系數(shù)Dp指的是有功功率參考值與頻率偏差的系數(shù),當(dāng)逆變器的容量越大時(shí),其對(duì)應(yīng)的下垂系數(shù)越小。變比例-退飽和式PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp是指根據(jù)系統(tǒng)的誤差、利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)偏差時(shí),可以通過(guò)比例調(diào)節(jié)來(lái)減少系統(tǒng)的偏差。通過(guò)在電網(wǎng)電壓矢量定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立光伏并網(wǎng)發(fā)電模型,并在模型中添加抑制干擾能力處于活躍狀態(tài)的Dp和Kp,模擬發(fā)電機(jī)與電流、電壓諧波一體化條件下機(jī)組慣量阻尼的低頻特性。低頻特性指的是系統(tǒng)在低頻區(qū)域運(yùn)行時(shí),由于其起動(dòng)力值較低,導(dǎo)致其啟動(dòng)性能不夠理想。在低頻穩(wěn)定狀態(tài)下,由于電網(wǎng)的電壓和負(fù)荷的變化,以及變頻器的輸出電壓波形的異常,會(huì)引起系統(tǒng)啟動(dòng)困難甚至無(wú)法啟動(dòng),同時(shí)還會(huì)造成電機(jī)的振動(dòng)。如果變頻調(diào)速裝置與電機(jī)之間的間隔過(guò)長(zhǎng),以及由于高次諧波的影響,很容易造成電機(jī)的爬行。

    根據(jù)低頻特性分析慣量阻尼影響規(guī)律,可知Dp和Kp的值越大,慣量越小。其中,Kp對(duì)慣量的影響強(qiáng)度較Dp更甚,Dp對(duì)阻尼的影響強(qiáng)度較Kp更甚。隨著Dp和Kp與機(jī)組慣量阻尼的耦合程度越高,系統(tǒng)功率回路的載荷越大[15-16],光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組輸出功率幅值越振蕩,系統(tǒng)穩(wěn)定性和振動(dòng)應(yīng)力抵抗性越差。

    標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)方程的表達(dá)式如下:

    K=xn+xm-e-1

    (3)

    式中,xn為蓄電池電壓;xm為光伏系統(tǒng)的功率變化量;e-1為光伏容量。

    光伏并網(wǎng)發(fā)電模型的函數(shù)表達(dá)式如下:

    (4)

    2 光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制

    在深入分析機(jī)組慣量阻尼,并掌握二者干擾因素后,以此為基礎(chǔ),建立光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的慣量阻尼控制模型。

    VSG是建立在微電網(wǎng)逆變控制策略基礎(chǔ)上的一種自動(dòng)化慣量阻尼綜合控制器[17-18],該控制器的核心思路圍繞并網(wǎng)輸出的虛擬慣量和虛擬阻抗展開(kāi),即通過(guò)將虛擬慣量和虛擬阻抗分別與二階、三階、五階模型結(jié)合,達(dá)到簡(jiǎn)化原動(dòng)機(jī)本地負(fù)載、放大光伏系統(tǒng)輸出功率微小變化的目的。參與結(jié)合的各階模型在影響因素的多個(gè)擾動(dòng)周期內(nèi)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)特性和功率振蕩的超調(diào)量有關(guān)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)特性和功率振蕩的超調(diào)量依賴(lài)虛擬慣量和虛擬阻抗在擾動(dòng)后的自適應(yīng)變化,因此可以將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)視為光伏系統(tǒng)的控制變量[19]。

    VSG的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括:直流電源,電力電子變換器,輸出LC濾波器。將同步發(fā)生器的方程式嵌入到變換器的控制中,VSG可以根據(jù)同步發(fā)生器的特性,使VSG實(shí)現(xiàn)直流電源和系統(tǒng)之間的功率交換。VSG的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

    二階、三階、五階模型的表達(dá)式如下:

    (5)

    式中,gm為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;α為衰減因子;Δb為期望阻尼;λvac為阻尼偏差;t′為模型權(quán)重;u為慣性響應(yīng)間隔;In為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率基準(zhǔn)值;si為有功負(fù)荷擾動(dòng)閾值;sj為聯(lián)絡(luò)線功率振蕩幅值。

    VSG是將同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,融入到逆變電路的控制中。將靜態(tài)功率器件模擬為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)行技術(shù),對(duì)同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)壓,使其具備快速波動(dòng)的阻尼、頻率、功率自動(dòng)分配、同步電網(wǎng)運(yùn)行等作用。VSG控制原理是在有功控制的基礎(chǔ)上,增加轉(zhuǎn)子慣量,模擬發(fā)電機(jī)慣量,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行性能的提升。

    根據(jù)VSG控制策略的基本原理建立基于VSG的慣量阻尼控制模型[20-21],其具體建立步驟如下:首先以VSG控制策略為外骨架,搭建容納虛擬慣量和虛擬阻抗的三組模型,然后計(jì)算變比例-退飽和式PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp在多個(gè)擾動(dòng)周期內(nèi)抑制的虛擬慣量,以及頻率下垂系數(shù)Dp在多個(gè)擾動(dòng)周期內(nèi)抑制的虛擬阻尼[22]。利用VSG本體算法削弱轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)動(dòng)能和功率譜變化率。

    將VSG本體算法指導(dǎo)的慣量阻尼控制過(guò)程作為核心算法,與VSG控制策略的基本原理結(jié)合,建立基于VSG的慣量阻尼控制模型。VSG本體算法的表達(dá)式如下:

    T=R′+|in-im|

    (6)

    式中,R′為轉(zhuǎn)子角速度;in為轉(zhuǎn)子線速度;im為負(fù)荷擾動(dòng)后的暫態(tài)持續(xù)時(shí)間。

    促使受抑制的虛擬慣量與虛擬阻尼在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)回落,直至光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組輸出功率恢復(fù)初始振蕩幅值,完成機(jī)組慣量阻尼全局控制[23-24]。

    慣量阻尼控制過(guò)程的輸出結(jié)果[25]表達(dá)式如下:

    (7)

    根據(jù)慣量阻尼控制模型的輸出結(jié)果,實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼的自動(dòng)化控制。

    3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

    3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

    為了驗(yàn)證光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制方法研究的整體有效性,需要對(duì)其測(cè)試。分別采用基于柔性直流輸電系統(tǒng)的雙邊慣量和阻尼模擬控制方案(以下簡(jiǎn)稱(chēng):文獻(xiàn)[2]方法)和基于自適應(yīng)慣量阻尼的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬同步控制策略(以下簡(jiǎn)稱(chēng):文獻(xiàn)[3]方法)作為對(duì)比方法。

    擬定測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為MatlabR 2019b,利用MATLAB仿真軟件中的Simulink軟件包,模擬光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組電路。仿真電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示,仿真系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

    圖3 仿真電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

    表1 仿真系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

    光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的主要電路參數(shù)如表2所示。

    表2 光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的主要電路參數(shù)

    3.2 慣量阻尼控制性能對(duì)比測(cè)試

    根據(jù)上述表1系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置,以及表2光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的主要電路參數(shù)設(shè)置,完成了對(duì)模擬光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電路的設(shè)置。分別采用所提方法、文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下的慣量阻尼,實(shí)現(xiàn)對(duì)慣量阻尼控制性能的對(duì)比測(cè)試。

    根據(jù)上述內(nèi)容可知,影響光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量、阻尼的主要因素是頻率下垂系數(shù)Dp和變比例-退飽和式PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp。因此在驗(yàn)證慣量控制性能時(shí),首先,保證試驗(yàn)對(duì)象Dp不變,觀察Kp持續(xù)下降過(guò)程中,不同方法對(duì)慣量的控制性能測(cè)試;其次,在驗(yàn)證阻尼控制性能時(shí),保證試驗(yàn)對(duì)象Kp不變,觀察Dp持續(xù)下降過(guò)程中,不同方法對(duì)阻尼的控制性能測(cè)試。

    考慮到Kp和Dp下降會(huì)直接干擾光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的輸出功率,使其功率振幅明顯上升,而輸出功率的振幅大小與慣量阻尼大小密切相關(guān),即功率振幅越小,機(jī)組慣量阻尼越大。因此將輸出功率作為縱坐標(biāo),觀察Kp和Dp強(qiáng)迫輸出功率振幅上升途中,不同方法下功率振幅的變化情況。充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下不同方法的功率振幅如圖4~7所示。

    圖4 Kp變化時(shí)充電狀態(tài)下不同方法的功率振幅

    圖6 Dp變化時(shí)充電狀態(tài)下不同方法的功率振幅

    圖7 Dp變化時(shí)放電狀態(tài)下不同方法的功率振幅

    從圖4~7的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出,采用所提方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼,其在系統(tǒng)充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下始終無(wú)視Kp和Dp干擾,將輸出功率維持在最小振蕩幅值,說(shuō)明所提方法對(duì)Kp和Dp帶來(lái)的影響持有較高的防御能力,即所提方法的控制性能較好。這是因?yàn)樗岱椒ㄔ诮T量阻尼控制模型前,優(yōu)先分析影響光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼的干擾因素,并以此為基礎(chǔ),結(jié)合VSG實(shí)現(xiàn)慣量阻尼控制模型的構(gòu)建。而采用文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼,二者在系統(tǒng)充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下均受到Kp和Dp干擾,出現(xiàn)功率幅值明顯振蕩的趨勢(shì),說(shuō)明文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法對(duì)Kp和Dp帶來(lái)的影響持有較低的防御能力,即文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法的控制性能較差。經(jīng)上述對(duì)比,可知所提方法對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

    3.3 同步性能對(duì)比測(cè)試

    圖8 Kp突變時(shí)不同方法的功率振幅變化情況

    圖9 Dp突變時(shí)不同方法的功率振幅變化情況

    為進(jìn)一步測(cè)試所提方法的性能,分別采用所提方法、文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼。通過(guò)觀察Kp和Dp突變時(shí),不同方法的功率振幅變化情況,判斷不同方法的同步性能。不同方法的功率振幅變化情況如圖8和圖9所示。

    從圖8和圖9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,所提方法在Kp和Dp突變的第一時(shí)間控制機(jī)組慣量阻尼,維持功率振幅,說(shuō)明所提方法的同步性能較好。而文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法在Kp和Dp突變后一段時(shí)間才開(kāi)始控制機(jī)組慣量阻尼,且控制功率振幅波動(dòng)較大,說(shuō)明文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法的同步性能較差。經(jīng)上述對(duì)比結(jié)果可知,文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法的控制機(jī)組慣量阻尼效果,較所提方法存在較大差距。因此,進(jìn)一步驗(yàn)證了所提方法的同步性更好。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組仍存在慣量阻尼控制效果不理想等缺陷。為了增強(qiáng)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性和振動(dòng)應(yīng)力抵抗性,提出光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼控制方法研究的方法。通過(guò)分析光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組機(jī)械結(jié)構(gòu),確定影響機(jī)組慣量阻尼的干擾因素,并分析光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)特性。利用VSG本體算法模型核心算法,組建基于VSG的慣量阻尼控制模型。根據(jù)慣量阻尼控制模型的輸出結(jié)果,不斷平衡機(jī)組間的穩(wěn)定性和振動(dòng)應(yīng)力抵抗性,實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組慣量阻尼的自動(dòng)化控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

    1)在慣量阻尼控制性能測(cè)試中,所提方法控制光伏并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組,在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)下始終無(wú)視Kp和Dp干擾,其輸出功率的振動(dòng)幅度維持在最小振蕩幅值,說(shuō)明所提方法的控制性能較好。

    2)在同步性測(cè)試中,所提方法在Kp和Dp突變的第一時(shí)間控制機(jī)組慣量阻尼,維持功率振幅,說(shuō)明所提方法的同步性能較好。

    根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,所提方法取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但仍存在一些問(wèn)題需要解決。如何在保證機(jī)組慣量阻尼控制性能的同時(shí),縮減慣量阻尼控制時(shí)長(zhǎng),是研究人員下一步工作的重點(diǎn)。

    致謝:感謝我的論文指導(dǎo)老師曹樂(lè),她以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識(shí)詳細(xì)指導(dǎo)著我,使論文的質(zhì)量和學(xué)術(shù)水平有了提升,在此向曹樂(lè)老師致以真摯的謝意和崇高的敬意!

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