基于多VSG独立微网的多目标二次控制MATLAB仿真模型

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模型简介

本文将一致性算法引入微电网的二次频率和电压控制，自适应调节功率参考值和补偿电压，同时实现频率电压恢复、有功 无功功率的比例均分以及功率振荡抑制，提高系统的暂态和稳态性能。

此模型为4机孤岛微电网，所有DG采用可控交流电源模拟逆变器动态。模型主体控制为VSG控制、另外还包含电压外环PI控制、电流内环PI控制、虚拟阻抗控制。模型中选择DG1的频率作为公共频率。

一致性算法二次控制简介

以二次电压控制为例，本地DG无功共享的信息是通过实现下式所示的普遍使用的一致性算法来实现的：

式中：aij为邻接矩阵的元素。Qierr表示来自相邻DG的无功功率分配误差。将一个耦合增益值与这个无功功率均分误差项相乘，得到下面项：

虚拟电感和电阻在系统中引入虚拟电压降，由下面给出的方程控制：

式中Rvi和Lvi分别为虚拟电阻和虚拟电感。由于这将导致DG输出电压平均值的下降，因此实施电压恢复，将所有DG的输出电压平均值提高到380V。

由于虚拟阻抗降低了系统整体电压，利用二次电压控制恢复电压值。本文使用平均一致性算法将电压的平均值恢复到380 V。采用基于电压控制器的一致性控制将所有分布式电源的平均电压恢复到微电网的额定电压。平均电压定义为整个微电网中所有DG输出电压的平均值，即:

给出了考虑输出电压Voi的d分量为Vodi的平均一致性算法：

式中Voi(t)是整个微电网中所有DG输出电压的平均值的估计。将此平均输出值与额度电压值Vn,i进行比较，得到电压失配量:

通过积分控制器增益Cp,i和CI,i产生电压修正项δVoi:

由于更新了各DG的本地输出值，因此电压平均值也更新为额定值380 V。

模型主体

以一个含4台逆变器型分布式电源的380V/50Hz孤岛微电网为例，如下图的物理层所示。

MATLAB模型

仿真时间设置为5秒，在3秒时负载一增加12kW的有功和6kvar的负载。相关波形图如下所示

电压波形图

频率波形图

有功波形图

无功波形图

由上各波形图可知，VSG的有功功率振荡得到明显抑制，没有出现功率超调，并且基本保持着暂态和稳态的有功和无功功率均分，体现了所提出控制策略能在暂态和稳态运行中提升系统的性能。不过系统电压调节存在瑕疵，在负载发生变化时，系统的电压存在稳态偏差，同时，系统的电源输入没有采用传统的逆变器，而是采用控交流电源模拟逆变器动态，介意者慎拍！！

参考文献

M. A. Shahab, B. Mozafari, S. Soleymani, N. M. Dehkordi, H. M. Shourkaei and J. M. Guerrero, "Distributed Consensus-Based Fault Tolerant Control of Islanded Microgrids," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 11, no. 1, pp. 37-47, Jan. 2020.

黄敏灵,程静,王维庆.基于同步虚拟阻尼的多虚拟同步发电机功率振荡抑制策略[J].现代电力,2024,41(04):786-792.DOI:10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0285.