给大家分享5篇关于虚拟同步发电机的计算机专业论文

今天分享的是关于虚拟同步发电机的5篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到虚拟同步发电机等主题,本文能够帮助到你

基于全阶终端滑模的光伏MPPT与VSG逆变控制策略研究

这是一篇关于全阶终端滑模控制,最大功率跟踪,虚拟同步发电机,逆变器控制的论文, 主要内容为光伏(Photovoltaic,PV)微网分布式发电是解决能源危机的有效方法,对其关键技术研究具有重要意义。本文针对PV发电系统前级最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制技术,后级DC-AC逆变控制策略展开深入研究。电导增量法(Incremental Conductance,INC)稳定性高、控制结构简单,是工程中大量应用的MPPT控制技术。传统INC算法步长固定,MPPT跟踪响应速度低、精度差。优化设计步长可以改善INC控制效果。PV系统后级逆变并网过程中,电力电子器件的引入减小了电网惯性、阻尼,降低其面对负荷波动、区域故障时稳定性。虚拟同步机(Virtual synchronous generator,VSG)控制技术可以使PV分布式系统模拟同步发电机运行,提高微网电力系统稳定性。光伏微网系统运行时光伏阵列、逆变器电力电子器件均会出现大量元件参数摄动、外界不确定干扰。因此PV系统前级MPPT控制系统、后级光伏虚拟同步机(Photovoltaic Virtual synchronous generator,PV-VSG)控制系统,需要底层鲁棒控制才能保证其控制效果。滑模控制(Sliding-mode Control,SMC)可以消除不确定性对PV-VSG的影响,提高控制精度和稳定性。传统滑模控制的控制信号中不可避免地存在抖振,降低系统控制精度和响应速度。采用无抖振全阶终端滑模(Full-order Terminal Sliding-mode,FTSM)控制可以消除抖振影响。本文针对PV分布式发电系统,在提出前级改进变步长INC算法、后级PV-VSG逆变控制策略基础上,设计基于FTSM的底层鲁棒跟踪控制系统,消除不确定性对系统影响,以提高光伏分布式系统发电效率与并网稳定性。本文主要研究内容概括为以下几点:(1)针对PV-VSG的MPPT控制技术,提出了基于FTSM的改进变步长INC算法。结合光伏电池P-U曲线,引入稳态工作点附近光伏电池输出电压与开路电压计算INC步长,以减小INC算法稳态工作点附近电压波动;并利用光伏电池输出功率变化和电压变化之间的角度关系优化设计步长补偿因子,减小了光强、温度变化时INC较大的步长增量,避免稳态输出波动。为保证DCDC电路稳定跟踪INC控制给定电压,本文设计了基于滑模电压闭环的鲁棒控制算法。为解决传统滑模抖振问题,采用无抖振的FTSM优化滑模控制设计,使得Boost电路快速、精确跟踪改进变步长INC算法给定的参考电压,提高了光伏电源发电效率。仿真验证了本文所提控制方法的优越性。(2)针对光伏微网系统运行特点,完成PV-VSG整体系统设计并提出自适应虚拟惯量算法。分别设计虚拟转子、虚拟调速器、虚拟励磁调节器模拟同步发电机运行特性,在此基础上提出自适应虚拟惯量,减小系统输出有功功率、频率的波动。设计直流储能环节维持直流母线电压恒定,为PV-VSG在并网、孤岛运行提供频率、电压支撑。通过传递函数分析出储能荷电状态(State of Charge,SOC)对系统虚拟阻尼、惯量的数学约束,确定了参数优化范围,完成整体PV-VSG设计。仿真验证了系统设计的合理性、有效性。(3)针对PV-VSG逆变器,设计基于FTSM的电压电流闭环控制算法。首先建立了逆变器基于dq坐标系的数学模型。在充分考虑温度、频率变化引起滤波电感、电容的参数摄动以及外界存在扰动的前提下,建立其带有非匹配不确定性的电压外环系统和匹配不确定性的电流内环系统。针对非匹配不确定性,设计基于反步法虚拟控制的FTSM逆变器电压跟踪控制,提高了逆变器控制精度,消除了控制信号的抖振。仿真验证了逆变器控制算法有效性。(4)最后搭建并网逆变器实验平台,验证了虚拟同步机系统设计以及逆变器FTSM跟踪控制算法的可实现性与有效性。

基于VSG的微网逆变器并离网运行控制策略研究

这是一篇关于微网逆变器,虚拟同步发电机,无缝切换,预同步的论文, 主要内容为在传统发电技术弊端逐渐凸显的背景下,基于光伏和风电等清洁能源的分布式发电技术正蓬勃发展。为了实现电网对大规模分布式发电系统的消纳,微网(Microgrid,MG)的概念诞生了。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generators,VSG)技术由于可模仿同步发电机的外特性和运行特性,已成为目前微网逆变器的主流控制策略之一。离网和并网是微网逆变器的两种运行模式,设计相应无缝切换控制策略可抑制切换时刻的电流冲击等不利影响,最终实现运行模式间的无缝切换。本文对如何实现微网VSG逆变器离并网无缝切换的问题进行了详细的分析研究。首先,选取三相桥式逆变器作为VSG的功率变换模块,建立了逆变器部分的数学模型,在逆变器的控制中引入同步发电机的二阶数学模型来模拟同步发电机的动态特性。分别详细介绍了VSG的频率控制和电压控制,分析了相应控制器的控制机理,给出控制器的结构。建立了内层双环控制的数学模型并给出相应控制结构。最终结合各部分,设计出VSG系统的控制结构并进行不同工况下参数变化对其功-频特性影响的仿真分析。其次,对VSG逆变器离并网切换过程进行分析,总结出实现无缝切换的条件。由于单同步旋转坐标系锁相环(Synchronous Reference Frame Phase Locked Loop,SRF-PLL)可以精准提取待测电压的相位,因此设计了一种基于SRF-PLL的无缝切换控制策略,策略主要包括频率、幅值、相位补偿环节以及无缝切换开关信号形成等部分,最终实现单台VSG逆变器离并网的无缝切换。然后,由于SRF-PLL的引入可能进一步增加系统的复杂程度,使VSG控制失去其不需要SRF-PLL的优势,因此设计一种基于虚拟阻抗的无缝切换控制策略。将实现虚拟功率为零作为控制目标,对基于虚拟阻抗的VSG逆变器无缝切换控制策略进行设计。并将其与基于SRF-PLL的无缝切换控制策略进行对比,以便根据实际工程需求选择适合的无缝切换控制策略。最后,为了提高微网系统的整体容量与可靠性,多逆变器并联是最直接的解决方式。通过参数配置可实现多VSG逆变器并联的功率分配,将基于SRF-PLL和基于虚拟阻抗的无缝切换控制策略推广到多VSG逆变器并联运行的微网系统中以实现多机并联离并网无缝切换。

岸基供电下船舶分布式能源虚拟同步发电机控制方法研究

这是一篇关于岸电,船舶分布式能源,虚拟同步发电机,无模型自适应控制,微电网的论文, 主要内容为船舶采用岸基供电需通过断电连接,切换电源过程中存在全船失电的问题,造成人力、物力资源的浪费。船舶分布式能源作为船舶辅助电源,通过提高船舶靠港期间微电网供电的稳定性与可靠性,可实现部分船舶负载设备的不间断供电。与陆地微电网不同,船舶微电网是独立的电力系统,其容量有限、易受负载波动影响;其次船舶微电网电气系统功率密度大、能源种类繁多,对微电网发电功率密度有较高要求。因此研究岸基供电下船舶分布式能源控制具有重要的理论和工程实践意义。本文主要以船舶分布式能源逆变器为研究对象,将无模型自适应控制算法作为研究基础,深入研究虚拟同步发电机控制,设计岸基供电下的船舶微电网逆变控制系统;同时针对船舶光伏系统输出功率优化,基于无模型自适应控制研究最大功率点跟踪控制方法。着眼于解决岸基供电下船舶分布式能源功率优化控制问题、调频控制问题及并网预同步控制问题,具体研究内容包括:(1)针对靠港船舶光伏发电系统输出功率优化控制问题,并充分考虑复杂海况天气、船舶横摇和海盐结晶导致的船舶光伏发电系统模型参数时变,设计船舶光伏系统最大功率点跟踪无模型自适应控制方法。该方法基于光伏发电系统的输出和输入数据设计最大功率点跟踪无模型自适应控制器,进而获得光伏发电系统升压电路控制信号,通过收敛性证明和仿真分析,所提控制方法改善了最大功率点跟踪控制的响应速度及控制精度。(2)针对岸基供电下微电网逆变器离网模式由于负载设备投切导致的频率偏移问题,提出基于无模型自适应控制的船舶微电网二次调频控制。该方法基于虚拟同步发电机转子离散化运动方程数据模型设计了二次调频无模型自适应控制器,并采用径向基神经网络观测器对包含船舶负载扰动的非线性项进行观测,基于无模型自适应控制算法设计虚拟同步发电机虚拟输入机械功率的自适应调整,实现船舶微电网的二次无差调频。(3)针对岸基供电下船舶微电网逆变器离并网模式的平滑切换问题,并充分考虑传统预同步控制控制精度差、过渡时间长的缺点,提出基于无模型自适应控制的船舶微电网并网预同步控制。该方法基于逆变器输出电压分量来计算虚拟功率,通过设计虚拟功率无模型自适应控制器,获得逆变器误差补偿角频率与补偿电压幅值,并分别将其引入虚拟同步发电机控制算法中的功频控制器与励磁控制器,进而实现船舶分布式逆变器输出电压与船舶低压交流岸电同步,通过仿真验证了所提控制方法的有效性和优越性。(4)针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出基于智能自学习控制的船舶微电网并网预同步控制。该方法基于船舶微电网与低压岸电之间的相位差数据模型设计智能自学习虚拟同步发电机预同步控制器,通过预同步过程中虚拟同步发电机功频下垂系数的自适应调整避免船舶微电网输出频率的偏移越限,仿真表明所提控制方法可实现船舶微电网快速平滑并网,并保障船舶本地异步电机负载的正常稳定工作。

含新能源电力系统惯性的表征方式与估计方法研究

这是一篇关于电力系统惯性,惯性估计,新能源,虚拟同步发电机的论文, 主要内容为惯性是电力系统的固有特性,是保证电力系统安全稳定运行的重要属性。在含新能源的电力系统中,惯性在形式和响应特性上产生新的变化。为了高效协同调控含新能源电力系统中的惯性控制、运行机组出力以及备用容量和储能装置分配,论文首先研究了含新能源电力系统惯性的表现形式和表征方式,并以此为基础,研究适用于含新能源电力系统惯性表征参数的高效在线估计方法。本文主要研究工作如下:1)研究了含新能源电力系统惯性理论。梳理了电力系统惯性的相关概念,明确了电力系统惯性、惯量、能量、节点注入功率、频率等物理量之间的相互关系。在此基础上,采用高阶传递函数表征含新能源电力系统有功功率-频率之间的复杂动态关系,并提出了表征惯性大小的惯性系数。此外,提出了表征惯量释放水平的度量指标和计算方法。最后给出了电力系统惯性与惯量理论体系图。2)提出了一种适用于含新能源电力系统中惯量源元件并网节点及系统整体的惯性系数的高效在线连续估计算法。估计算法的原理是通过采集电力系统正常运行中各惯量源节点的有功功率和频率的类噪声信号,对电力系统整体以及各惯量源节点的有功功率-频率高阶传递函数模型进行准确求解,从中提取出惯性系数。其中,模型求解环节采用低耗时和低数据传输量的加权递归最小二乘方法;惯性系数提取环节采用多线程并行计算方法,进一步大幅减少算法耗时;惯性系数修正环节首先构建惯性系数的贝叶斯网络,在此基础上采用最大似然估计法修正当前时步的惯性系数辨识值。3)初步设计了适用于国内电力系统惯性的实时在线感知与展示的高性能软件。综合运用微服务思想、多类型通信技术、多源异构数据管理技术,通过对软件架构、流程、通信方式、数据结构及数据库进行顶层设计。该软件以含新能源电力系统惯性的高效在线估计算法为核心,具有可扩展性高与用户交互友好的特点,可实现展示惯性分布的热点图和饼状图的秒级刷新,从而实时反映电力系统惯量的时空分布特性。