光伏储能虚拟同步发电机VSG并网仿真模型附Similink仿真

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🔥 内容介绍

一、光伏储能 VSG 并网系统概述

1. 核心概念

• 虚拟同步发电机（VSG）

  ：通过控制算法模拟传统同步发电机的转动惯量、阻尼特性及电压 / 频率调节能力，提升新能源并网的稳定性。

• 光伏储能 VSG 系统

  ：将光伏电源、储能装置与 VSG 控制结合，实现可再生能源的灵活并网，平抑功率波动，增强电网支撑能力。

二、光伏储能 VSG 并网仿真模型关键模块

1. 光伏模块

三、仿真步骤与参数设置

1. 仿真平台选择

• MATLAB/Simulink

  ：常用电力电子仿真工具，内置光伏、储能、逆变器及 VSG 控制模块库。

• PSCAD/EMTDC

  ：适合电力系统电磁暂态仿真，精度高。

• PLECS

  ：高效的电力电子建模工具，支持硬件在环（HIL）仿真。

2. 仿真流程

1. 搭建模型

   ：在仿真平台中组合光伏、储能、VSG 控制、逆变器及电网模块。

2. 参数初始化

   ：设置各模块电气参数及控制参数。

3. 工况设计

   ：

   • 稳态运行

     ：验证 VSG 并网后的功率分配、电压 / 频率稳定性。

   • 动态响应

     ：模拟光照突变、负载投切、电网电压波动等场景，测试系统抗干扰能力。

   • 故障穿越

     ：设置电网短路故障，验证 VSG 的低电压穿越（LVRT）能力。

4. 结果分析

   ：观测有功 / 无功功率、电压 / 频率波形、电池充放电状态等，评估系统性能。

四、关键仿真验证点

1. VSG 惯量模拟效果

   ：

   • 对比传统 PQ 控制逆变器与 VSG 在频率扰动下的转速（频率）响应曲线，验证转动惯量对系统稳定性的提升。

2. 功率平抑能力

   ：

   • 光伏功率波动时，观察储能系统充放电功率与 VSG 输出功率的配合，验证平抑效果。

3. 并网同步性能

   ：

   • 观测并网瞬间的冲击电流、电压相位差，验证预同步控制策略的有效性。

4. 多机并联特性

   （如需扩展）：

   • 多台 VSG 并联时，测试有功 / 无功功率均分精度及环流抑制能力。

五、常见问题与优化方向

1. 振荡问题

• 原因

  ：VSG 控制参数（如转动惯量、阻尼系数）与电网阻抗不匹配，或 LCL 滤波器参数设计不合理。

• 优化

  ：

  • 采用阻抗重塑技术（如虚拟阻抗）解耦有功 / 无功控制环。

  • 设计有源阻尼控制器（如电容电流反馈）抑制谐振。

2. 动态响应速度

• 矛盾点

  ：大转动惯量提升稳定性，但降低动态响应速度。

• 解决方案

  ：

  • 自适应惯量控制：根据系统工况动态调整转动惯量。

  • 前馈控制：引入功率指令微分信号，提前补偿系统延迟。

3. 储能寿命管理

• 策略

  ：

  • 优化充放电控制逻辑，避免电池深度充放电。

  • 采用模糊控制或模型预测控制（MPC）实现储能功率分配优化。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 向海燕.基于虚拟同步发电机的光伏并网低电压穿越技术研究[D].湖南大学,2013.DOI:10.7666/d.Y2355454.

[2] 陈毛欣,李岚.基于虚拟同步发电机的储能型光伏逆变技术[J].电气应用, 2015, 34(16):4.DOI:CNKI:SUN:DGJZ.0.2015-16-016.

[3] 林岩,张建成.含光伏-储能的并网虚拟同步发电机协调控制策略[J].现代电力, 2017, 34(3):7.DOI:10.3969/j.issn.1007-2322.2017.03.010.

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