VSG控制器設計案例同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的地位不可替代，其控制技術已非常成熟，在微電網中應用同步發(fā)電機控制技術，將有效提高微電網運行時電壓和頻率的穩(wěn)定性。VSG控制算法是把同步發(fā)電機控制技術引入到并網逆變器的控制算法中，既保留了電力電子靈活高效的特性，又不同程度地模擬實現(xiàn)了同步發(fā)電機的運行特性，在多逆變器并聯(lián)運行中有利于功率的均勻分配。VSG控制系統(tǒng)結構VSG控制系統(tǒng)如圖3-1所示，在功率環(huán)中，采用VSG控制，輸出參考電壓由VSG控制器輸出得到，VSG控制器輸出的角頻率就獨立作為整個控制環(huán)路中所用到的角頻率，不直接依賴于鎖相環(huán)。圖3-1VSG控制系統(tǒng)組成VSG控制器設計功頻控制器設計的一次調頻是依據同步發(fā)電機的調速器的原理來實現(xiàn)。依據轉子運動方程，當系統(tǒng)有功負荷發(fā)生變化時，為保證系統(tǒng)運行在新的工作點，系統(tǒng)機械轉矩和電磁轉矩都會產生相應的變化來改變角頻率，從而完成調頻單元動作。當有功功率發(fā)生變化時，角頻率沿著下垂特性曲線成線性反比變化，其有功頻率靜態(tài)特性如圖3-3所示。圖3-3有功頻率靜態(tài)特性有功下垂控制框圖如圖3-4所示，當頻率發(fā)生變化時，通過下垂控制會產生相應的有功變化量，從而實時調整瞬態(tài)有功輸出。圖中，為輸出角頻率的參考值為，為實際輸出角頻率，圖3-4有功下垂控制框圖根據圖3-4，可得到VSG機械功率下垂控制表達式： (3-4)根據調速器表達式和式轉子運動方程，并且假設逆變器工作在理想狀態(tài)，即認為逆變器輸出參考角頻率近似等于電網同步角頻率，可得到功頻控制器的表達式： (3-5)根據式(3-5)可得到功頻控制器的整體控制框圖：圖3-5功頻控制器整體控制框圖勵磁控制器設計在同步發(fā)電機中，可根據勵磁自動調節(jié)器來控制實時勵磁電流從而調整勵磁感應電動勢，以實現(xiàn)對輸出瞬時無功的調節(jié)。其無功電壓下垂特性如圖3-6所示。無功負荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)會根據無功下垂控制，來線性反向調節(jié)勵磁感應電動勢，使系統(tǒng)運行于新的工作點。圖3-6同步發(fā)電機無功電壓下垂特性同步發(fā)電機的輸出電壓由勵磁調節(jié)系統(tǒng)中的調壓器來調節(jié)。因此，無功控制器的勵磁性可借鑒其無功的下垂特性，對輸出電壓進行實時調整。的無功下垂調節(jié)的控制框圖如圖3-7所示。圖3-7無功電壓下垂控制框圖圖中，為無功下垂系數(shù)，和分別為勵磁感應電動勢的實際值和其參