線路阻抗與逆變器容量不匹配下VSG并聯(lián)控制Matlab系統(tǒng)仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10967線路阻抗與逆變器容量不匹配下VSG并聯(lián)控制Matlab系統(tǒng)仿真分析案例 1189671.1VSG控制并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真模型 1166061.2線路阻抗不匹配并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真 224021.3負荷突變并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真 5271321.4小結(jié) 8搭建兩臺和三臺VSG并聯(lián)控制Matlab/Simulink系統(tǒng)模型，設(shè)置線路阻抗與逆變器容量不匹配時，在相同容量、不同容量、負荷突變的工況下，對自適應(yīng)虛擬阻抗控制策略進行仿真研究。VSG控制并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真模型搭建并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型，為了簡化分析，兩臺分布式微源用直流源代替。該模型由兩臺微電源、本地負載和可變負載組成，系統(tǒng)整體仿真模型如圖5-1所示。圖5-1兩臺VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型線路阻抗不匹配并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真對在兩臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中，當線路阻抗不匹配時，逆變器在相同容量和不同容量下輸出功率分配情況進行仿真研究。首先對逆變器相同容量下線路阻抗不匹配時輸出功率分配情況進行仿真研究。仿真參數(shù)為：DG1和DG2的容量，線路電阻分別為，，線路電抗分別為，，虛擬負電阻分別為，，虛擬電抗為，，有功下垂系數(shù)，無功下垂系數(shù)，轉(zhuǎn)動慣量，阻尼系數(shù)，無功積分系數(shù)。分別采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時兩臺DG輸出的有功功率和無功功率如圖5-2和圖5-3所示。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-2虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出有功功率由圖5-2可以看出，DG相同容量下，線路阻抗不匹配時，采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時DG1和DG2輸出的有功功率都為4.5kW，輸出的有功功率可按照逆變器容量比進行分配。以上數(shù)據(jù)分析可知，采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時DG輸出有功功率能夠合理分配，實現(xiàn)了對有功功率的精確控制。由圖5-3可以看出，采用虛擬復阻抗控制時，DG1和DG2輸出的無功功率之比，采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時，DG1和DG2輸出的無功功率之比。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可知，自適應(yīng)改進虛擬阻抗控制下DG輸出無功功率的分配精度提高。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-3虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出無功功率對DG不同容量下線路阻抗不匹配時輸出功率分配情況進行仿真研究。仿真參數(shù)為：DG容量分別為，，線路電阻為，線路電抗為，虛擬負電阻分別為，虛擬電感為，，有功下垂系數(shù)，，無功下垂系數(shù)，，轉(zhuǎn)動慣量，，阻尼系數(shù)，，無功積分系數(shù)。分別采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時兩臺DG輸出的有功功率和無功功率如圖5-4和圖5-5所示。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-4虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出有功功率由圖5-4可看出，DG采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時，DG1輸出有功功率均為，DG2輸出的有功功率均為，由上述數(shù)據(jù)分析可知，兩種控制方式DG輸出的有功功率均能按照DG容量比實現(xiàn)合理分配，說明了不同容量工況下DG采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制實現(xiàn)了對有功功率的精確控制。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-5虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出無功功率由圖5-5可知，采用虛擬復阻抗控制時，DG1和DG2輸出的無功功率之比，采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時，DG1和DG2輸出的無功功率之比。由上述數(shù)據(jù)分析可知，不同容量下DG采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時輸出無功功率分配精度提高。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-6虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制母線電壓圖5-6為采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制母線電壓情況。由圖可知，采用虛擬復阻抗控制時，母線電壓為，采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時母線電壓為，由以上數(shù)據(jù)分析可知采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制母線電壓具有較小的電壓降落。對比圖5-5和圖5-6可以看出改進控制策略緩解了虛擬復阻抗控制時輸出無功功率分配精度和公共母線電壓電能質(zhì)量的矛盾關(guān)系。負荷突變并聯(lián)系統(tǒng)運行仿真本小節(jié)以三臺逆變器并聯(lián)并設(shè)置負荷突變工況對改進的虛擬復阻抗控制作進一步的仿真研究。搭建三臺DG并聯(lián)仿真模型，該模型中由三臺微電源、本地負載和可變負載組成，并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型如5-7所示。圖5-7三臺VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型分別對DG相同容量和不同容量下線路阻抗不匹配時輸出功率分配情況進行仿真研究。首先對相同容量的DG進行仿真研究，仿真參數(shù)為：DG容量分別為，傳輸線路電阻分別為，，，線路電抗分別為，，，虛擬負電阻分別為，，，，有功下垂系數(shù)，無功下垂系數(shù)，轉(zhuǎn)動慣量，阻尼系數(shù)，無功積分系數(shù)。采用兩種控制策略DG輸出功率分配情況如圖5-8和圖5-9所示。由圖5-8(b)和圖5-9(b)可知，在負荷突變前，采用虛擬復阻抗控制時，三臺逆變器的輸出無功功率之比，采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制時，輸出無功功率之比為；在負荷突變后，分別采用虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時，三臺逆變器輸出的無功功率之比分別為和；由圖5-8(a)和圖5-9(a)分析可知，兩種控制下有功功率均能保持合理分配。由上述數(shù)據(jù)分析看出采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制后，無功功率分配精度提高。(a)DG輸出有功功率(b)DG輸出無功功率圖5-8虛擬復阻抗控制DG輸出功率(a)DG輸出有功功率(b)DG輸出無功功率圖5-9自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出功率對DG不同容量線路阻抗不匹配時輸出功率分配情況進行仿真研究。仿真參數(shù)為：DG容量分別為，，，線路電阻分別為，，，線路電抗分別為，，，虛擬負電阻分別為，，，，，無功積分系數(shù)。DG容量分別與有功下垂系數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量、阻尼系數(shù)與成正比，與無功下垂系數(shù)成反比。采用兩種控制策略DG輸出功率分配情況如圖5-10和圖5-11所示。由圖5-10(a)和圖5-11(a)分析可知，不管是采用虛擬復阻抗控制還是自適應(yīng)的虛擬阻抗控制，三臺DG輸出有功功率均能實現(xiàn)3:2:1分配；在負荷突變時，負荷依然能按照準確分配有功負荷。由圖5-10(b)和圖5-11(b)分析可知，負荷突變前，采用虛擬復阻抗控制時，輸出無功之比，采用自適應(yīng)虛擬復阻抗控制時，輸出無功功率之比；負荷突變時，采用虛擬復阻抗和自適應(yīng)虛擬阻抗輸出無功功率之比分別為和。上述數(shù)據(jù)分析看出采用自適應(yīng)虛擬阻抗控制后，DG輸出無功功率分配精度提高。(a)DG輸出有功功率(b)DG輸出無功功率圖5-10虛擬復阻抗控制DG輸出功率(a)DG輸出有功功率(b)DG輸出無功功率圖5-11自適應(yīng)虛擬阻抗控制DG輸出功率圖5-12為三臺逆變器并聯(lián)運行采用兩種控制策略時的母線電壓仿真結(jié)果。在負荷突變前，采用虛擬阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制時電壓母線值分別為和；負荷突變時，采用兩種控制策略母線電壓值分別為和。由上述數(shù)據(jù)分析可知，自適應(yīng)虛擬阻抗控制時母線電壓降落較小，改善了并網(wǎng)電壓電能質(zhì)量。(a)虛擬復阻抗控制(b)自適應(yīng)虛擬阻抗控制圖5-12虛擬復阻抗控制和自適應(yīng)虛擬阻抗控制母線電壓小結(jié)搭建了二臺和三臺逆變器并聯(lián)模型，當線路