动态储能+阻尼控制！计及储能动态的VSG惯量阻尼自适应控制研究！

适用平台：Matlab

参考文献：吴舟等. 计及储能动态的VSG惯量阻尼自适应控制研究[J]. 清洁能源, 2020, .

一、文献解读

       为提升系统鲁棒性并优化频率响应特性，提出了一种考虑储能装置动态特性的并网VSG惯量-阻尼自适应控制策略。首先，分析VSG的基本工作原理，并建立数学模型，探讨不同旋转惯量与阻尼系数对系统输出的影响。随后，基于同步发电机的功角特性与频率振荡曲线，设计自适应控制策略，动态调整惯量和阻尼系数，以更好地匹配储能装置的动态特性，从而提升系统性能。

1) 有功-频率控制及无功-电压控制

       为便于分析主要控制参数对VSG输出特性的影响，采用SG经典的二阶模型对VSG进行建模，该模型简单实用且具有良好的物理可解释性。VSG的频率控制部分包括有功-频率下垂控制和转子运动特性环节，其中前者用于模拟SG的一次调频功能。无功-电压控制则用于模拟SG的励磁调节作用。

2) VSG惯量与阻尼自适应控制策略

       旋转惯量和阻尼系数是VSG控制系统的关键变量，将其引入频率控制器，可使VSG在应对扰动时更有效地发挥SG的优势。传统SG的旋转惯量由转子的物理特性决定，通常为固定值，而VSG的旋转惯量是一个虚拟量，不受硬件条件限制，因此具有更大的调节灵活性。

       VSG有功环节的闭环传递函数(经典二阶系统)为：

       VSG的小信号模型:

       将小信号模型有功和无功近似解耦，可得到有功功率响应的闭环特征方程为

       根据上式即可画出有功功率的根轨迹。文中的模型和参数介绍非常详细，这里不再赘述，具体见参考文献。

3) 文章框架与similink模型对比

        介绍到这里，不得不提一下文章模型框架和Simulink模型的对比，文章模型和仿真模型基本相仿，搭建任务简便。

二、Simulink模型解读

       主要创新点： 1) 增强惯量特性：所提策略通过增大虚拟同步发电机（VSG）的惯量，使系统的惯性增大，从而降低频率变化率的绝对值。然而，这也会导致系统超调量和调整时间的增加，需要权衡优化。

       2) 优化阻尼调节：通过提高VSG的阻尼，可有效降低系统超调量和调整时间，同时减少频率偏差的绝对值。此外，阻尼的变化在不同的振荡周期区间内对频率变化率产生不同程度的影响，体现了更精细的动态调节能力。

       3) 动态特性与协调控制：区别于传统VSG的固定惯量（J）和阻尼（D）设定，所提控制策略充分考虑了储能装置的动态特性，提升了系统各组成部分的协同运行能力，从而进一步优化了系统的有功功率响应特性和频率特性，提高了整体动态性能。

三、 程序结果

结果对比

有功功率

无功功率

三相电流

三相电压

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