电力论文哪里有？本文以VSG控制的并网逆变器为研究对象，围绕风力发电系统主动频率支撑控制技术开展理论研究，提升风电参与系统调频的能力。
第1章 绪论
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 风力发电技术的研究现状
风力发电机是一种把风能转换成电能的装置，风力机捕获空气流动中蕴含的动能，推动风轮旋转，将空气动能转换为风轮机械能。风轮的轮毂与风力发电机的轴相连，通过齿轮传动，风轮的旋转力矩传递给发电机的转子，使其旋转，这一过程将机械能转换为电能。随后，经过功率变换器和变压器，将电能供给本地负载或输送至电网，其基本构成如图1所示。根据发电机运行方式，风力发电可分为恒速恒频（Constant Speed Constant Frequency, CSCF）和变速恒频（Variable Speed Constant Frequency, VSCF）技术。
采用CSCF技术的风电机组能够维持风力发电机的恒定转速，并输出与电网频率相同的稳定电能。作为早期风力发电所采用的技术，CSCF技术以其结构简单、易于控制和可靠性强而受到青睐。然而，该技术也存在一些不足之处：首先，由于风力机转速固定，无法根据风速变化进行调整，导致其对风能的利用效率不高；其次，风速的急剧变化会在风力机的主轴、齿轮箱和发电机等关键部件上产生较大机械应力，增加设备损坏的风险；
第3章 基于参数协同自适应调节的VSG控制策略
3.1 VSG控制的不足与优势
通过上一章分析可以看出，VSG控制能够很好地模拟同步发电机有功频率下垂特性以及惯性和阻尼运行外特性。然而实际上，由于电力电子逆变器本身不具机械惯量，只是通过在其控制方法中引入传统同步发电机的摇摆方程表现出虚拟惯性。因此在实际的暂态响应中，VSG在抵御频率波动和功率冲击方面的能力仍然有限。尽管VSG控制可以在一定程度上提高整体的惯量和阻尼，从而能够增强系统接纳风电的能力，但是当系统受到比较强烈的扰动时，VSG控制很可能失效，甚至导致逆变器中电力电子器件的损坏，进而停止工作。
不可否认的是，VSG还远远不能表现出与传统同步发电机相同的外特性，但是VSG也有同步发电机所不具备优势。相较于同步发电机的转动惯量和阻尼绕组固定不变，VSG的惯量和阻尼都是虚拟参数，不受物理结构的限制，可以灵活控制。也就是说，VSG算法中的惯性系数J和阻尼系数D可以根据不同场景需要，改变其大小，从而获得更好的控制性能，使VSG在暂态过程中能够为系统提供可靠的频率支撑，让系统平稳快速地过渡到稳定状态[43-44]。
针对以上问题，参数自适应VSG控制策略孕育而生，该控制策略结合了传统同步发电机惯量阻尼特性及电压频率调节功能与逆变器参数灵活设计的优势，为了提升系统的动态响应性能，并克服传统VSG在动态调节方面的不足，在不同的暂态过程阶段根据其运行特性自由调整参数J和D。
第4章 基于混合储能的直流母线电压恒定控制策略
4.1 直流母线的数学模型
通常称背靠背变换器中间直流部分为直流母线，单个电容（或是多个电容器组合）可以维持其端口电压的稳定，直流母线将机侧变流器和网侧变流器联系在一起。直流母线简化模型如图34所示，它由一个电容dcC及一个大电阻dcR并联而成[54]。
采用VSG控制的风电机组可以模拟同步发电机的惯量和阻尼特性，控制系统实时监测电网频率，在电力系统负荷扰动时，风电机组释放预留有功备用容量完成惯量支撑，主动响应电网频率变化。由此不难发现，当机组释放预留有功功率，其输出转矩也随之变化，使传动装置产生比较明显的机械疲劳。而且因为需要预留有功备用容量，风电机组需要运行在非MPPT工作状态，降低了风能利用率，影响其发电效益。因此，为了解决上述问题，本章引入混合储能单元为风电机组提供参与调频的有功容量，既可使机组不必频繁响应，能够一直运行在MPPT工作状态，提高了机组发电量，减弱了机械疲劳，又增加机组的整体等效惯量，为平抑发电功率和负荷波动提供充足能量，实现全过程的功率平衡，保证VSG的控制性能[53]。图33是带有混合储能装置的半直驱式风电机组并网系统，其储能单元一般接在直流母线上。
4.2 储能系统的双向DC/DC变换器
DC/DC变换器，也称为直流斩波器，用来改变直流电压的幅值。一般储能设备工作电压较低，无法满足系统直流母线所需的电压值，所以蓄电池、超级电容是不能直接接入到直流母线上，需要配备DC/DC变换器对电能进行控制才能接入。双向DC/DC变换器可以根据直流母线电压的需要，自动实现两端直流电压能量的双向流动，其低压端接储能设备，高压端接直流母线，整体上看储能单元是并联在直流母线上，根据实际应用的需要控制储能单元的充电和放电[55]。
在双向半桥式DC/DC变换器的设计中，低压侧通过储能电感与变换器主体相连，而高压侧则与直流母线并联配置滤波电容，以有效降低直流母线的电压波动。电感元件的串联布局在低压端，便于实现低压侧的恒流输入输出特性。在进行升降压操作时，与双向Buck-Boost变换器相比，双向半桥式变换器在相同的电压变比下，其开关管的占空比较小，从而提高了系统的工作效率。此外，双向半桥式变换器中的开关器件所承受的电压和电流应力相对较低，增强了其工作可靠性，使其成为大功率应用的理想选择。本文在综合考虑电路性能、输出效率和成本的情况下，选用双向半桥式DC/DC变换器对储能单元的能量传输进行控制。
结论
近年来，随着传统化石能源的日益枯竭，以风电为代表的可再生能源引起广泛关注。分布式风电单元是可再生能源开发和利用的重要形式之一，而微网是其接入电力系统的重要载体。与常规能源机组不同，风电机组需要通过逆变器接入微网，因此，并网逆变器的控制技术在风力发电系统中起着重要作用。本文以VSG控制的并网逆变器为研究对象，围绕风力发电系统主动频率支撑控制技术开展理论研究，提升风电参与系统调频的能力。主要内容和结论总结如下：
1) 为了使风力发电机能主动响应系统频率变化，将VSG技术应用于风电机组并网逆变器上，使逆变器能够模拟传统同步发电机的运行特性，对电网电压和频率提供有效支撑。基于经典控制理论对VSG系统的稳定性分析，可得结论，VSG动态性能主要由惯性系数J和阻尼系数D这两个关键参数共同决定，其中J决定了输出有功功率响应过程中的振荡频率，而D决定了有功功率响应振荡的衰减速率，明确了惯量和阻尼对系统暂态性能的影响。
2) 针对常规VSG自适应分段控制在扰动下虚拟惯量及阻尼之间不协调的调整可能导致系统出现过阻尼的问题，设计一种新型的基于最优阻尼比的惯量阻尼协同自适应控制策略。该控制策略可实现虚拟惯量和阻尼在暂态过程的不同阶段协同自适应调整，在调节过程中始终保持系统处于最优阻尼比状态，与其他控制策略相比，在受到扰动时，能够缩短暂态调节时间的同时，减小超调量，有效抑制功频振荡，优化系统的动态调节能力，提升了系统动态响应的综合性能。
参考文献（略）
