基于Matlab-Simulink的虚拟同步发电机控制方法的仿真研究

传统的电力系统的稳定性是通过对具有很大的转动惯量的大型同步发电机的控制而获得的,这个大的转动惯量能够对抗电力系统负载中的各种扰动性。但是随着分布式能源进入电网中越来越多,电力系统的供给情况正在发生不断的变化,具有大转动惯量的同步发电机容量在系统中的比例正在减小。而分布式能源多为风能和太阳能,通常容量都比较小,而且都是通过电力电子设备逆变为交流之后再并入电网,这些开关电源本身毫无转动惯性,大大的降低了电力系统对负载扰动的抗干扰性能。另一方面,大型的同步发电机经常在系统负荷需求小的时候出于经济和技术上的原因而被停止使用,因为这些大型同步发电机不能在低于某个出力值的情况下运行,这会导致系统的惯性能量更行缩小,使系统应对负荷扰动的能力更行下降,极易产生高频波动。虚拟同步发电机就是为了弥补这一缺失,它其实是一个被用特殊算法控制的逆变器,该算法中集成了同步发电机的模型,使得该逆变器被控制成为具有旋转式同步发电机外输出特性的性能,使其能够在电网频率发生波动时协助稳定系统的频率稳定性。本文就虚拟同步发电机进行了基于的建模和仿真工作,设计了逆变器模型,电网模型,虚拟同步发电机的电气部分模型,机械部分模型,原动机控制器和励磁机控制器,并就各个环节逐一进行了研究分析和验证,仿真计算的结果正确的给出了虚拟同步发电机的响应,实现了将逆变器控制为具有虚拟同步发电机输出外特性的功能。