【虚拟同步发电机】基于虚拟同步发电机的光伏储能VSG并网发电系统simulink

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🔥 内容介绍

在 “双碳” 目标驱动下，光伏等可再生能源装机量呈爆发式增长，但传统光伏并网系统缺乏转动惯量和阻尼特性，给电网稳定性带来严峻挑战。虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）技术通过电力电子变换与控制算法，赋予光伏储能系统类似传统同步发电机的动态特性，成为破解新能源并网难题的关键技术。本文将从原理、控制策略到工程实践，全面解析基于 VSG 的光伏储能并网发电系统。

一、VSG 技术：让光伏拥有 “同步机灵魂”

传统同步发电机依靠转子惯量和阻尼特性，在电网频率波动时能提供惯性响应和一次调频能力，这是维持电网稳定的核心机制。而光伏逆变器本质是电力电子开关装置，其输出功率对电网频率变化 “无感”，大规模接入会导致电网惯量水平下降，频率稳定性恶化。

VSG 技术的核心思想是通过控制算法模拟同步发电机的电磁转矩方程和转子运动方程：

• 转子运动方程：

二、光储 VSG 系统架构：能量流与信息流的深度融合

基于 VSG 的光伏储能并网系统主要由三大模块构成：

（一）电源侧：光储能量耦合单元

• 光伏阵列：通过 DC/DC 变换器实现最大功率点跟踪（MPPT），输出直流电能

• 储能系统：采用锂电池等储能介质，通过双向 DC/DC 变换器实现能量双向流动

• 光储耦合控制：根据光照强度和负荷需求，动态分配光伏出力与储能充放电功率

（二）变流侧：VSG 核心控制单元

• 三相并网逆变器：将直流电能转换为三相交流电

• VSG 控制算法：实现惯量模拟、一次调频、无功电压调节等功能

• 内环控制：包括电流环、电压环等快速控制环节，确保变流器稳定运行

（三）电网侧：并网接口与保护单元

• LCL 滤波电路：抑制高频谐波，满足并网电能质量要求

• 同步并网控制：实现 VSG 与大电网的相位、频率和电压同步

• 故障穿越控制：在电网电压跌落时保持不脱网运行

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

🔗 参考文献

[1] 魏亚龙,张辉,孙凯,等.基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步方法[J].电力系统自动化, 2016(40):124-129.DOI:10.7500/AEPS20150727006.

[2] 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.

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