摘要
由于现阶段人们对于美好幸福生活的追求和向往，以致于能源的需求量也非常巨大，传统的化石能源存储量已无法满足未来的长久发展。于是，存储量大、无污染的可再生能源成为解决现阶段资源问题的关键，分布式发电技术作为其主要的发电方式，它面临的挑战也不可忽视。传统的电力电子变流器由于不具备机械式储能装置，无法像传统同步发电机一样为大电网提供充足的惯量和阻尼支撑。而虚拟同步发电机（VirtualSynchronousGenerator，VSG）控制能够模拟同步发电机的运行特性，为电网系统提供足够且可变的惯性和阻尼，从而提高微电网与大电网之间的“友好性”。与此同时，微网系统运行时所受到的影响因素也非常多，最常见的莫过于负载的投切，功率的变动等，因此VSG控制算法必须能够及时处理此类状况。基于此控制需求，本文主要针对VSG控制系统的功率扰动、参数自适应以及频率稳定性展开研究。具体内容如下： 首先，以微网逆变器的基本拓扑结构为基础，通过分析同步发电机的数学模型，建立VSG的五阶数学模型，对VSG控制算法中的有功-频率和无功-电压环节进行分析设计，同时还推导分析了电压电流双闭环控制的原理及公式，并在MATLAB/Simulink中进行仿真验证。 其次，针对VSG运行过程中出现的功率突增、突减现象，将其衰减振荡过程进行分段分析，进而提出一种惯量和阻尼自适应控制策略，能够有效抑制系统变量的超调，使系统输出频率、电压电流以及功率等都快速再次恢复稳定状态，提高了系统的暂态稳定性。 再次，由于VSG控制算法只能实现一次调频，无法实现频率的无差调节，因此提出一种基于线性自抗扰控制的二次调频控制，以应对孤岛状态下的负载投切状况，且与大多数学者提出的基于比例积分（PI）控制的二次调频控制策略进行对比分析，并对控制系统的参数进行整定。 最后，本文搭建了VSG控制系统的半实物实验平台，通过相关实验测试验证VSG的调频调压特性，证明了控制算法的有效性和可行性。
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