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【精彩论文】基于MPC-VSG的孤岛微电网频率和电压动态稳定控制策略
观点凝练
摘要：在高比例新能源孤岛微电网中，传统同步机（synchronous generator，SG）占比的减少将导致其整体惯量逐渐降低，传统控制策略无法在低惯量条件下对微电网的频率和电压进行有效的协同调节。为提高孤岛微电网频率和电压的动态稳定性，提出了一种基于模型预测控制（model predictive control，MPC）的储能虚拟同步机（virtual synchronous generator，VSG）频率-电压控制策略。通过建立VSG的预测模型，设计了频率和功率的成本函数，在计算出所需有功和无功功率的增量后，对VSG的功率基准值进行动态修正。考虑到SG和VSG之间的相互作用会降低系统的暂态电压稳定性，采用减小暂态期间SG和VSG之间的角度差的方式对电压控制环进行了改进，并对无功功率基准值做进一步调整。根据功率基准值实现对系统频率和电压的动态稳定控制。最后，仿真结果验证了该策略的有效性以及优越性。
结论：本文提出了一种基于储能的MPC-VSG调频调压控制策略，通过仿真对比分析，得出以下结论。
1）该策略能够为孤岛微电网提供惯量支撑，并能根据当前状态，通过求解具有允许的最大和最小频率变化范围约束的优化成本函数来计算增量功率需求，减少暂态期间的频率偏移。
2）在负荷变动时，所提出的方法可以在考虑频率变化率、电压和频率误差最小化的情况下改变VSG的输出功率基准，对功率波动进行实时跟踪，同时增强了PCC处频率和电压的动态特性。该方法对负载变化下电压和频率变化的抑制性能优于其他方法。
3）在分析SG与VSG之间角度差对电压稳定性影响的基础上，提出了通过减小SG和VSG之间的角度差来提高系统电压稳定性的电压稳定性增强控制，根据控制输出结果对无功功率基准值做出改进。由此可以减小暂态过程中SG和VSG之间的角度差，并提高系统的暂态电压稳定性。
引文信息
孙佳航, 王小华, 黄景光, 等. 基于MPC-VSG的孤岛微电网频率和电压动态稳定控制策略[J]. 中国电力, 2023, 56(6): 51-60, 81.SUN Jiahang, WANG Xiaohua, HUANG Jingguang, et al. MPC-VSG based control strategy for dynamic stability of frequency and voltage in islanded microgrid[J]. Electric Power, 2023, 56(6): 51-60, 81.往期回顾
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审核：方彤
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