vsg逆变器

光伏虚拟同步发电机(VSG)并网simulink仿真模型

本文探讨的是光伏虚拟同步发电机(VSG)在并网系统中的Simulink仿真模型，这是一种旨在提升光伏发电系统稳定性和性能的控制策略。该模型的关键组成部分包括：

光伏阵列模型：模拟光伏电池的电气特性、阵列布局和阴影效应，以反映实际的功率输出。

逆变器控制：设计VSG控制策略，通过逆变器实现与同步发电机类似的行为，确保与电网同步运行。

电网连接：连接VSG系统到电网，考虑电网模型、同步控制点等因素，模拟两者之间的交互。

性能评估：通过仿真检查系统的动态特性、稳定性和效率，如频率响应、电压控制等。

控制策略优化：对逆变器控制器和同步发电机模型进行调整，以优化系统性能。

通过Simulink模型，研究者能评估不同控制策略的效果，并优化系统在各种工况下的表现，为光伏虚拟同步发电机的并网控制提供理论依据和实践指导。此外，模型还考虑了光伏板最大功率跟踪和Boost/逆变器控制的优化，确保了系统在高效率的同时保持稳定性。

本文所引用的参考文献为相关研究的深入探讨，为模型的构建和研究提供了技术背景。通过详细模拟和分析，这种仿真模型对于推动光伏技术的进一步发展具有重要意义。

并网逆变器控制策略主要有几种?各自的特点是什么?

1. 本文研究了并网逆变器在电压源型发电机（VSG）和功率因数（PQ）控制模式间的平滑切换方法。

2. 分析了逆变器在不同控制模式下的工作特点，指出PQ控制缺乏对电网频率的支撑作用，而VSG控制能增加系统频率惯性。

3. 提出了在并网条件下实现VSG与PQ控制平滑切换的策略，通过电路模拟器模型整合两种控制方式的输出变量。

4. 控制切换前后电流环指令值和调制波相位，确保两种控制方式的无缝过渡，避免相位突变造成的影响。

5. 在从VSG到PQ控制切换时，利用实际输出功率作为参考值，保持幅度一致性，并通过PI控制器积分值实现平滑切换。

6. 从PQ到VSG切换时，保证电流指令值与调制相位的同步过渡，通过计算得到切换时的VSG控制电动势，确保稳定运行。

7. 综上所述，本研究提出的方法有效减少了控制切换对电能质量的影响，提升了并网逆变器的稳定性和效率。

8. 此研究成果为逆变器控制策略的优化提供了理论依据和实践指导。

VSG与下垂控制对比研究

传统PQ控制方式在同步电网中通过锁相环同步逆变器输出电压与电网，调整输出电流以输出预定的有功功率和无功功率。然而，其主要问题在于缺乏电压保持和频率支撑能力，因此不适合孤岛运行模式。且由于缺乏转动惯量，PQ控制方式的逆变器在电网范围应用受限。

VSG控制方式解决了PQ控制的局限性，提供电压保持、频率支撑及功率分配能力，使得逆变器在孤岛模式下也能运行，且适用于更广泛的电网环境。VSG控制策略通过直流链路中的能量储存实现虚拟惯量，有效增强系统的稳定性和响应速度。

下垂控制则是一种基于电网阻抗调整的控制方法，分为传统的P-V下垂控制和基于虚拟f-V框架的新下垂控制。新下垂控制P-V控制具有更优的功率分配能力及稳定性，适用于任意线路阻抗比的逆变器控制。下垂控制的第二层和第三层分别负责频率和电压的保持，以及并网模式下的潮流控制和优化运行。

在无功功率控制方面，VSG控制和下垂控制采用相同的Q-V下垂控制方式。VSG控制中，暂态电动势由空载电动势、无功功率调节器输出值、无功下垂系数及输出的平均无功功率组成。为方便控制，VSG输出的无功功率通常需滤除二次或三次谐波。VSG控制的摇摆方程考虑了虚拟惯量和阻尼因子，通过虚拟转子角频率与PCC点电压传感器安装处的角频率的关系来实现频率稳定控制。

通过将公式（1）和（2）中的相关变量消去，可以得到简化后的控制方程式，这有助于实现更直观的同步频率控制。在下垂控制中，有功功率控制与虚拟惯量和阻尼因子无关，当二者被设为零时，下垂控制可以视为VSG控制的特例。

在频率暂态响应分析中，通过比较在单机系统中VSG控制和下垂控制两种模型下的频率阶跃响应，可以得出在惯量较大的系统中，瞬时故障后的二次调频可有效减少最大频率偏移，使系统稳定。而惯量较小的系统在负荷变化时容易引起频率震荡，导致不必要的跳闸和甩荷动作。

研究结果表明，在负载变化过程中，VSG控制和下垂控制在稳态增益方面具有相同的特性，这意味着在稳态情况下，两种控制方式在功率分配、频率稳定性和系统响应速度方面具有相似表现。然而，VSG控制通过虚拟惯量和阻尼因子的引入，提供了更好的动态性能和稳定性，使其在孤岛运行和广泛电网应用中具有优势。

电流型虚拟同步机控制（VSG)

欧洲的电流型虚拟同步机控制（VSYNC）方案，通过频率偏差和变化率控制算法，调整微网逆变器系统的性能，使其在新能源发电如风能和光伏的背景下，改善电力系统的调频和调压能力。VSG技术的核心在于模拟同步发电机特性，提供必要的惯性和阻尼，以弥补传统发电设备不足。

两种主要的VSG技术路线，即电流控制型和电压控制型，前者已在大容量新能源电站中得到实际应用。电流控制型VSG系统如图1所示，包含锁相环、有功和无功控制，以及电流内环控制。系统通过滤波电路接入电网，通过低通滤波器处理电流和频率信号，以保持系统的稳定性。

在VSG并网系统中，两个坐标系的转换关系对稳定性分析至关重要。文章详细分析了锁相环、网侧环节、电流滤波环节以及控制环节对系统小信号稳定性的影响。例如，惯性时间常数Tj和锁相环比例系数KPpll的改变，对系统的特征根和振荡模态有显著影响，可能导致系统失稳。

实验和仿真研究进一步验证了这些参数对并网稳定性的影响。电流控制型VSG在电压等级较高的电网和弱电网环境下，需要特别关注其并网适应性，以防止由于阻抗比或电网强度变化引起的失稳。通过RT-LAB的仿真实验，这些理论分析得到了验证。

总结来说，电流型VSG的控制参数对并网稳定性有显著影响，需要合理设定以确保系统在各种条件下的稳定运行。同时，双模式切换的设计允许无扰动地在VSG模式和逆变器PQ模式之间切换，强化了逆变器的并网稳定性。

能否简单解释下逆变器vsg功能是干嘛的?

逆变器VSG控制是应用于逆变器的虚拟同步电机控制方式，其灵感源于同步电机的功率控制模型。在逆变器控制上，通过类比的方法套用同步电机的控制策略，将逆变器想象为虚拟同步电机。具体而言，基于同步电机转子运动方程的控制策略，类比应用于逆变器的参考功率调节模型，以及电网角频率与逆变侧的逆变角频率的类比，形成虚拟同步电机控制的有功功率调节模型。无功功率调节特性也通过类似的类比进行，实现与电网的互动。VSG控制在构网型逆变器控制上表现突出，能够为主动提供电网电压和频率支撑，适用于高比例新能源和电力电子器件的场景。相对于传统跟网型逆变器，VSG控制不依赖于电网，可以提高电网的电压、频率稳定性，增强大电网的稳定性。此外，VSG控制还衍生出多种基于基础理论的派生方法。参考文献提供了相关研究的详细内容。

电压源虚拟同步发电机并网控制及实现

本文探讨了电压源虚拟同步发电机(VSG)的并网控制方法，其核心在于简化传统VSG并网过程，提升并网的便利性。VSG系统由逆变全桥、LC滤波器和储能电池构成，Sw作为并网开关，通过网侧电压传感器和预同步步骤来实现与电网的连接。

传统VSG并网方式较为繁琐，包括先离网、检测电压信号、预同步后并网。然而，新方法提出利用电网电压的锁相方式，使VSG可以直接并网，省去了额外的电压传感器和复杂的离/并网同步控制。对于接入大电网的VSG，通常无需离网，只需通过平滑切换控制策略，实现虚拟同步机的控制。

在并网实现中，VSG采用电网电压锁相功率闭环控制(PLL-PC)，在闭合Sw后，通过实时采样获取电网电压信息。相比传统的电流源型光伏逆变器，这种方法更为直接和高效。本文还提供了详细的仿真和实验验证，以证实这一改进方案的有效性和可行性。

总的来说，本文旨在通过创新的控制策略，简化电压源VSG的并网流程，提高其在电力系统的集成度和适应性，为实际应用提供技术支持。

并网逆变器的VSG/PQ控制及其平滑切换方法

本文探讨并网逆变器的电压源型发电机（VSG）与功率因数控制（PQ）的平滑切换方法，针对逆变器在不同工作模式下的灵活控制需求。对于并网运行的逆变器，PQ控制因缺乏频率惯性和阻尼而难以为电网提供频率支撑，而VSG控制能增加系统频率惯性。在切换模式时，需确保切换过程对电能质量的影响最小。此外，PQ控制逆变器在离网运行时需转换至VSG控制以避免VSG过载。

为解决上述问题，提出了VSG和PQ控制在并网条件下平滑切换的策略。VSG控制通过电路模拟器模型实现输出变量电流环指令值与PQ控制方式的统一。通过控制切换前后的电流环指令值和调制波相位，实现两种控制方式的平滑过渡。在具体切换过程中，针对幅度、频率和相位的同步控制，通过反推求解PI控制器的积分初值，确保切换瞬间调制波的连续性，避免相位突变引起的影响。

在VSG到PQ的切换中，采用采样切换前VSG实际输出功率作为PQ控制的目标功率参考值，保证幅度一致性；通过反推求解PI控制器的积分值，确保切换瞬间电流指令值和调制波的平滑切换。对于PQ到VSG的切换，需满足电流指令值与调制相位的同步，通过切换前的电流环指令值作为VSG控制的初始值，实现相位的平滑过渡，并通过计算得到切换时刻VSG控制的电动势，确保切换后的运行过程中电流指令值的稳定。

综上所述，本文提出的方法实现了VSG与PQ控制的平滑切换，有效减小了控制方式转换对电能质量的影响，提高了并网逆变器在不同工作状态下的稳定性和效率。此研究为逆变器控制策略的优化提供了理论基础和实践指导。

基于虚拟同步发电机的孤岛逆变器控制策略（孤岛VSG）（Simulink仿真实现）

孤岛逆变器控制策略是光伏逆变器等电力系统中的重要控制方法，特别在电网故障或断电情况下，确保逆变器能维持独立运行，形成孤岛电网。虚拟同步发电机（VSG）作为这种策略的改进，通过模拟传统同步发电机特性，使得逆变器在孤岛运行时提供类似同步发电机的功率与电压波形，以此增强系统稳定性和可靠性。

基于VSG的孤岛逆变器控制策略，逆变器能够实时检测电网频率和电压，一旦电网故障或断开，逆变器自动切换至孤岛模式，调整输出功率和电压以维持电网稳定运行。同时，通过控制逆变器输出电流和电压，实现对电网电压与频率的调节，使其与传统同步发电机的运行特性相匹配。

此控制策略显著提高了孤岛逆变器系统的稳定性和可靠性，有效解决了光伏逆变器在孤岛运行时的电压与频率波动问题。在光伏发电系统和微电网等领域，其应用前景广泛。

运行结果方面，完整模型和输出波形展示了基于VSG的孤岛逆变器控制策略的高效性和准确性。参考文献部分包含相关研究，如杨晨的哈尔滨理工大学论文，程天琪的中国矿业大学论文和郝新星的合肥工业大学论文，提供了深入研究与应用的依据。

Simulink仿真实现为研究与验证基于VSG的孤岛逆变器控制策略提供了可靠平台，确保理论设计与实际运行的相符性，进一步验证了策略的可行性和有效性。

基于准比例谐振QPR_并网模式微电网逆变器VSG控制_SIMULINK_仿真模型搭建

本文详细阐述了采用准比例谐振(QPR)方法实现并网VSG逆变器控制的理论与实践。控制目标明确，旨在确保并网输出电流THD低于3%，并确保输出功率能够准确无静差地跟踪功率参考值。对这一控制策略感兴趣的读者，论文“基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法”提供了一致的理论依据，发表于《电力自动化设备》2018年第38卷第8期，由胡文强等作者撰写。

控制策略核心为VSG功率外环+虚拟阻抗+QPR内环，具体而言，VSG功率外环产生三相参考电压信号，虚拟阻抗控制基于电磁方程转换得到电感电流参考值，而QPR准比例谐振控制器则精准跟踪参考电流，输出三相调制波信号。

为了验证仿真模型的正确性，构建了整体控制模型，包含虚拟阻抗与QPR准比例谐振控制。仿真结果显示，电流内环设计合理，通过Bode图验证QPR控制器在50Hz频率点实现了无静差跟踪，证明了控制器设计的合理性。

仿真模型还展示了并网输出功率的无静差跟踪性能。进一步，通过观察输出电压电流以及电流THD波形，确认THD值仅为0.52%，满足并网谐波指标要求。

综上所述，基于准比例谐振控制器(QPR)的VSG模型能够有效实现并网效果，确保并网输出电流质量、功率跟踪精度以及电压电流的谐波指标，具有较高的实用价值与工程应用潜力。

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