基于虚拟同步发电机的光伏并网系统仿真与控制策略

本文主要探讨了微电网中的虚拟同步发电机在光伏并网系统中的应用及其仿真分析。微电网是一种分布式发电系统，通过集成多种可再生能源源如太阳能光伏系统，提供可靠、灵活的电力供应。在这个背景下，为了增强电力电子逆变接口的分布式电源对电力系统稳定性的贡献，设计了一种创新的控制策略——虚拟同步发电机技术。 虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）是一种基于电力系统仿真的概念，它模仿了传统同步发电机的工作原理，通过控制算法在电力电子设备上实现动态无源电压支撑和频率跟踪，从而在并网系统中扮演同步发电机的角色。这种技术尤其适用于那些缺乏机械惯性或难以提供足够惯性的分布式能源系统，如光伏系统，因为光伏电源本身不具有一般旋转机械的惯性。 论文首先详细介绍了光伏发电单元的数学模型构建，这包括考虑光照强度、温度等因素对光伏电池输出的影响，以及逆变器的转换过程。接着，作者构建了虚拟同步发电机的数学模型，重点在于如何通过数字信号处理和控制算法来实现同步发电机的动态行为，如电压稳定性、频率响应等。 在Matlab仿真软件中，作者构建了一个完整的光伏并网发电系统模型，将光伏单元与虚拟同步发电机模型相结合，以便进行系统的动态仿真。仿真模块的设计旨在评估和优化控制策略的有效性和性能，包括最大功率点跟踪(MPPT)算法的实施，以确保光伏系统能在不同光照条件下高效地向电网输送电能。 通过仿真结果，文章验证了基于虚拟同步发电技术的光伏并网系统的可行性和有效性。仿真结果表明，虚拟同步发电机能够在保持电网频率和电压稳定的同时，提高光伏系统的功率因数和并网效率，这对于提升微电网的整体性能和可靠性至关重要。 这篇论文提供了关于如何利用虚拟同步发电机技术改进光伏并网系统的技术细节和仿真方法，对于理解分布式能源系统在微电网中的作用，以及提升其在电力系统中的集成能力具有重要的参考价值。