團隊介紹

姜靜雅，博士研究生，研究方向為新能源并網(wǎng)控制技術(shù)。

王瑋，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為電力系統(tǒng)分析與控制、新能源發(fā)電與智能電網(wǎng)技術(shù)等。

吳學(xué)智，副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為新能源并網(wǎng)技術(shù)、微網(wǎng)系統(tǒng)以及大功率電機控制技術(shù)等。

唐芬，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為新能源并網(wǎng)技術(shù)、電機控制和電能質(zhì)量管理等。

北京交通大學(xué)國家能源主動配電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心成立于2013年。課題研究團隊現(xiàn)有教授7人，副教授12人，高級工程師4人。課題研究團隊在電力電子裝置設(shè)計開發(fā)、風(fēng)能和光伏電能變換技術(shù)、儲能及動力電池應(yīng)用技術(shù)、主動配電網(wǎng)控制技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域已有多年的研究經(jīng)驗，并取得了多項成果。

導(dǎo)語

虛擬同步機的輸出功率在中低壓線路傳輸過程中存在耦合，進而引起功率控制產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差，嚴重影響分布式電源并網(wǎng)質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。如何實現(xiàn)虛擬同步機并網(wǎng)功率解耦控制？且看北京交通大學(xué)國家能源主動配電網(wǎng)團隊的相關(guān)研究。

項目研究背景

隨著分布式電源在電力系統(tǒng)中的滲透率不斷提升，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)光等分布式電源友好并網(wǎng)的虛擬同步機技術(shù)應(yīng)運而生并已成為研究熱點之一。

然而虛擬同步機存在功率耦合問題，尤其在實際中低壓線路呈現(xiàn)阻感特性時，有功功率和無功功率的耦合程度更加嚴重，進而影響分布式電源并網(wǎng)質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

現(xiàn)有解耦策略中，或解耦后的P-V、Q-f控制難以與系統(tǒng)中存在同步發(fā)電機時的P-f、Q-V控制實現(xiàn)良好兼容；或?qū)嵸|(zhì)是控制回路功率耦合的消除，而實際的有功功率和無功功率仍然存在耦合；或所建模型不能準確反映有功功率引起的無功功率穩(wěn)態(tài)耦合，因而研究虛擬同步機功率解耦問題具有重要的意義。

論文方法及創(chuàng)新點

本文采用的傳統(tǒng)變流器拓撲及虛擬同步機控制方案如圖1所示。文中重構(gòu)了有功功率控制環(huán)路和無功功率控制環(huán)路，在用d/q軸電流表征虛擬同步機功角和內(nèi)電勢的基礎(chǔ)上，提出僅用d軸電流表征功率耦合問題，進而從抑制電流穩(wěn)態(tài)變化的角度提出了基于自適應(yīng)無功功率補償?shù)慕怦畈呗?，同時分析了電網(wǎng)線路參數(shù)對補償效果的影響，通過仿真和實驗驗證了所提解耦策略的可靠性和有效性。重構(gòu)的耦合環(huán)路和無功功率補償方案如圖2所示。

圖 1 傳統(tǒng)并網(wǎng)變流器拓撲及 VSG 控制方案

圖2 重構(gòu)的耦合環(huán)路和無功功率補償方案

結(jié)論

1）虛擬同步機的功角和內(nèi)電勢可用d、q軸電流表征，為僅由d軸電流表征功率耦合提供了理論基礎(chǔ)；有功功率引起的無功功率耦合可僅由d軸電流表征，因而可僅通過一個補償環(huán)節(jié)減弱了由于線路阻感比大和功角引起的功率耦合，解耦方法簡單。

2）仿真和實驗驗證了所提基于自適應(yīng)無功功率補償?shù)奶摂M同步機功率解耦策略可以有效消除由于有功功率產(chǎn)生的無功功率穩(wěn)態(tài)耦合。通過估算不同工況下的穩(wěn)態(tài)工作點實時修正無功功率補償值，保證了解耦的可靠性。

引用本文

姜靜雅, 王瑋, 吳學(xué)智, 唐芬, 李金科. 基于自適應(yīng)無功功率補償?shù)奶摂M同步機功率解耦策略[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2020, 35(13): 2747-2756. Jiang Jingya, Wang Wei, Wu Xuezhi, Tang Fen, Li Jinke. Power Decoupling Strategy in Virtual Synchronous Generator Based on Adaptive Reactive Power Compensation. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(13): 2747-2756.