微网虚拟同步发电机控制关键参数辨识研究

作     者：曲玉博 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱军;刘鹏辉

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：虚拟同步发电机 惯量 阻尼 参数辨识 多新息随机梯度法 粒子群优化算法 

摘      要：随着世界能源危机和环保问题的愈演愈烈,可再生能源发电技术引起了重视。由于可再生能源发电的持续发展,其在电网中的渗透率越来越高,导致电网低惯量、阻尼的状态,同时新能源发电本身具有的波动性和随机性等特点,使得电网稳定性大大降低,频繁出现频率波动的情况。为此,研究人员提出通过并网逆变器模拟同步发电机的特性,使新能源发电具有像同步发电机一样的调频调压特性,该技术就是虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator,VSG)。本文就虚拟同步发电机关键参数影响及辨识展开研究:通过阐述虚拟同步发电机技术的原理建立VSG数学模型,对其有功-频率、无功-电压控制环节进行设计。通过分析不同的VSG建模方法,提出一种能够统一表示定结构VSG的模型,涵盖VSG不同建模方法的特性,为VSG关键参数辨识提供基础。建立统一VSG模型的小信号状态空间模型,分析系统稳定性及关键参数对系统调节性能的影响。对电网频率理想状态下VSG关键参数进行辨识。通过对VSG指令功率施加阶跃扰动,建立VSG输出功率与指令功率之间的小扰动线性化传递函数。通过模拟并网加载实验的方法激励出系统的动态变化,采用多新息随机梯度法在时域基础上辨识出VSG关键参数,仿真验证所提方法的有效性和可行性。对电网频率波动情况下VSG关键参数进行辨识。模拟实际电网的频率波动,考虑有功环的功率滤波器与采集电网频率时所需的锁相环,建立VSG输出功率与电网频率的线性化传递函数。通过分析参数的影响,将系统分为降阶模型和全阶模型,采用多新息随机梯度法并结合逆变器离网负荷扰动及并网频率扰动,辨识出VSG输出的等效惯量与阻尼参数。提出阶跃响应不变法将VSG模型无差离散化,采用粒子群优化算法直接辨识VSG关键参数,仿真验证所提方法的有效性。图47幅,表14个,参考文献82篇。