0 引 言

为了生态与社会经济协调发展,利用清洁可再生能源发电备受瞩目。针对可再生能源友好接入电网、调控、稳定运行的研究,是目前电力技术方面的研究热点[1]。

实际工程应用中,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制是将同步发电机(Synchronous Generator,SG)的优良特性引入到电力电子元件所搭建的并网逆变器上。从电网侧看,含分布式电源的逆变器就可以等效成SG,提高了系统频率抵御负荷变化的能力,增加了电网稳定的支撑能力[2-3]。

早期提出的VSG方案中,多采用电流控制型VSG模型[4-5]。考虑到传统发电机是以电压源形式将能量送入电网中,目前多采用电压控制型VSG模型进行分析研究[6-9]。

菊糖的糖苷键是不能被人体肠道酶消化的，食用菊糖不会影响血糖水平和刺激胰岛素的分泌，因此对于Ⅱ型糖尿病、肥胖和其他血糖疾病来说，是一种重要的功能性食品[20]。此外，菊糖被认为是一种可溶性膳食纤维，通过增加排便次数和粪便量影响肠功能，提高结肠部位对矿物成分（如钙、镁）的吸收，以及促进VB的合成[22-24]，最近有研究发现，菊糖对直肠癌、结肠癌和乳腺癌有预防和抑制作用[25-26]。

本文首先分析了传统SG的数学模型,然后对比SG设计了电压型VSG控制策略,包括VSG算法、虚拟调速系统和虚拟励磁控制系统;最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明基于VSG控制的逆变器可以提高系统频率稳定性。

内容设置参考模型中代数思维知识主题出现的逻辑顺序为：“未知数、变量的使用”（一年级）→“代数式的运算”（六年级）→“代数式概念”（七年级）→“代数式的证明”（十一年级）．而中国代数思维知识主题出现的逻辑顺序为：“未知数、变量的使用”（第二学段）→“代数式概念”“代数式的运算”“代数式的证明”（第三学段）．

1 SG的数学模型

理想三相SG的绕组结构图如图1所示。假设是极对数为1的隐极式SG,定子自感互感都为常数,转子中没有阻尼绕组,忽略铁心磁饱和及涡流损耗[10]。

图1 理想三相SG的绕组结构图

表示三相定子绕组的电流,if表示转子(励磁)绕组的电流,表示三相绕组引出端的端电压;Rs表示定子绕组电阻,定子绕组上的电感为Ls=L-M,其中L为绕组电感的自感,M为三相绕组之间的互感;转子绕组上的电阻用Rf表示,Lf表示转子绕组上的自感,Maf、Mbf和Mcf分别表示转子与三相绕组之间的互感,会随着转子电角度θ呈正弦函数变化。

式中:i和和的内积,为常数。

(1)

Qe——VSG输出无功功率;

K——参数。

(2)

为了方便描述,引入记号和具体表示为

(3)

(4)

因此,三相绕组磁链Ψ的表达式可以简化为

(5)

转子绕组磁链Ψf等于转子绕组上的自感磁链和转子与定子的互感磁链之和,表达式为

Ψf= Mafif+Mbfif+Mcfif+Lfif=

(6)

总之，发现带状疱疹一定要早期治疗，以免发生后遗神经痛。一旦发生后遗症，要长期服用加巴喷丁或普瑞巴林，或者做局部神经根封闭或离断术。

因此,Ψf也为常数。

结合图1和式(1)～式(6),SG的端电压u的表达式为

u= -Rsi-dΨ/dt=

(7)

式(7)中第1项为流过三相定子绕组的电阻压降,第2项为三相定子电流流过绕组电感产生的压降,第3项是同步发电机的内感应电动势,记为e。因此式(7)可以化简为

u=e-Rsi-Ls(di/dt)

(8)

根据式(8),可以得出SG的等效电路图,如图2所示。

图2 SG的等效电路图

利用可调直流电流源对SG进行励磁,励磁电流if在SG稳态运行时,可看作是不发生变化的常数,因此内感应电动势e可以化简为

(9)

式中: ω——SG转子角速度。

adc[1]=((float)AdcRegs.RESULT1)*3.0/65520.0+adclo; //读取ADCINA1通道采样结果

SG的有功输出功率P和无功输出功率Q可以根据式(10)计算得出:

(10)

其中,eq与e幅值相同但相位滞后π/2。

2 VSG控制策略

2.1 VSG算法

Dp——VSG频率-有功功率下垂系数;

图3 VSG控制的逆变器拓扑结构

图3中,储能作为虚拟原动机,通过吸收或者释放功率,提供机械原动力,满足系统的功率需求;逆变器桥臂中点电压可以等效成SG内电势e,滤波电感等效成SG的电感Ls,滤波电感的寄生电阻可以等效为SG的定子电阻Rs,逆变器输出电压等效为SG的端电压u。这一部分是将储能和逆变器等效成SG的电气部分,即VSG算法。在这个算法中,参数Ls和Rs可以按实际需求进行设置,是电力电子器件控制策略的优势所在。

为了模拟SG,还要通过控制策略使VSG模拟SG的电磁机械关系和一次调频、一次调压特性。VSG控制结构图如图4所示。

图4 VSG控制结构图

2.2 虚拟调速系统

根据SG转子的机械方程和SG的频率-有功功率下垂特性方程得到VSG控制的虚拟调速器部分。

Jd(ω-ωn)/dt= Tm-Te-Dp(ω-ωn)=

Pset/ω-Pe/ω-Dp(ω-ωn)

(11)

式中: J——虚拟转动惯量;

由VSG算法得到的VSG输出有功功率Pe、无功功率Qe和电磁转矩Te,根据设计的虚拟调速器得到VSG的角速度和相位角,虚拟励磁控制器得到Mfif,通过VSG控制得到逆变器的调制信号,调制信号与载波信号作比较得出的驱动信号来实现预期的逆变器桥臂输出电压。VSG控制策略图如图7所示。

Te——电磁转矩;

逆变器拓扑结构可以等效成SG的输出电压回路方程。VSG控制的逆变器拓扑结构如图3所示。

通过对甘啤6号、玛俐、博乐、甘啤5号、垦啤6号、甘啤4号、垦啤7号7个啤酒大麦新品种（品系）的丰产性、抗逆性及适应性进行鉴定与科学评价，发现甘啤6号、博乐的综合农艺性状良好，可在当地作为主要品种推广。

(1) 通过分析3种类型的助力特性曲线,得出各自的函数表达式.运用Matlab软件对3种特性曲线进行三维图绘制,明确3种曲线的优、缺点，并确定改进对象.

Pset——给定有功功率,通过上一层调度提供;

Pe——VSG输出功率;

ω——VSG角频率;

ωn——额定角频率。

虚拟调速器控制图如图5所示。

图5 虚拟调速器控制图

机械转矩Tm通过逆变器输出有功功率参考值Pset与角频率ω比值获得。通过对比VSG角频率ω与参考值ωn,经VSG有功-频率下垂系数Dp给机械转矩Tm,角频率差值反馈环使系统存在频率下垂调节特性。Dp设计原则:当电网电压频率变化0.5 Hz,逆变器输出有功功率变化100%。频率调节的时间常数为τf,则虚拟转动惯量J为

J=Dpτf

(12)

2.3 虚拟调速系统

虚拟励磁控制系统是根据电压幅值偏移程度来改变虚拟励磁电流大小,从而维持VSG输出电压幅值的恒定。根据SG电压幅值-无功功率下垂特性,虚拟励磁控制系统可以设计为

孙海燕，女，讲师，硕士研究生，青岛酒店管理职业技术学院酒店管理专业教师，主要研究领域为酒店人力资源管理。

Mfif=[Dq(Un-Uo)+(Qset-Qe)]/Ks

(13)

式中: Dq——电压幅值-无功功率下垂系数,定义电网电压变化10%,逆变器输出无功功率变化100%;

设计方案的质量受参与者个人能力和随机因素的影响。实验结束后对两组参与者的方案平均得分进行了统计，如图5所示。实验组和对照组参与者的个人平均得分可以作为两组参与者能力水平的一个对比。如图5所示，两组人员的能力基本持平，如果以平均得分作为衡量能力的一个指标，实验组的平均能力得分是6.04，对照组是6.05，基本一样。因此，可以认为实验结果展示的差异受参与者个人能力的影响并不大。

Un——额定输出电压幅值;

Uo——VSG输出电压幅值;

Qset——VSG无功功率给定值,由上一层调度给出;

式中: Mf——互感系数。

SG三相绕组磁链Ψ等于三相绕组的自感磁链、互感磁链之和,具体表达式:

参考电压Un与输出电压幅值相比较,差值经Dq后加上逆变器输出无功功率参考值Qset与VSG输出无功功率Qe的差值,将此信号送入增益为1/K的比例积分得到Mfif。对比虚拟调速器,设电压幅值调节系数τv,则有

K=ωnDqτv

(14)

虚拟励磁控制器控制图如图6所示。

2.2 NAFLD组与对照组CD4+CD25+T细胞结果比较 NAFLD患者外周血CD4+CD25+T细胞百分率较对照组明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

大尺寸化，例如55吋以上的彩电，400L以上的冰箱，8.1KG以上的洗衣机，19m3+超大风量油烟机，13L+燃气热水器，200加仑以上大通量净水器等产品越来越受市场欢迎。

图6 虚拟励磁控制器控制图

Tm——VSG机械转矩;

图7 VSG控制策略图

3 仿真分析

在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建基于VSG控制的逆变器,验证该控制策略接入电网后的特性以及对频率波动的作用。

引理2.1 设X是一个拓扑空间,记csX={A⊆X:A为X的非空可数既约闭集},令τ={csO:O∈O(X)},其中csO={A∈csX:A∩O≠Ø},则τ为csX上的一个拓扑。

模型中,三相线电压有效值为500 V,额定频率50 Hz;直流侧设计为直流电压源;逆变器有功、无功参考值设置为1 MW、0 kvar。

根据前面2.2节和2.3节设计Dp、Dq。Dp=ΔT/Δω=ΔP/(ωΔω)=1 013.21,Dq=ΔQ/ΔU=12 249.3。

全国青少年校园足球工作始于2009年。自2014年11月26日国务院召开全国青少年校园足球工作电视电话会议后，教育部正式牵头负责全国青少年校园足球工作。3年多来，教育部一件事情接着一件事情干，使得校园足球工作成绩斐然，也为学校体育工作指出了新方向、开辟了新思路、创建了新模式。

(1)虚拟调速系统的验证:1 s时,电网电压频率由50 Hz降低到49.7 Hz;3 s时,频率升高0.2 Hz。虚拟调速系统仿真结果如图8所示。

图8 虚拟调速系统仿真结果

由图8可见,频率降低0.3 Hz时,逆变器输出有功功率会由1.0 MW上升到1.6 MW,无功功率基本保持不变;频率升高0.2 Hz时,逆变器输出有功功率由1.6 MW下降到1.2 MW,无功功率基本保持不变。仿真结果表明:SVG控制的逆变器频率能够快速跟踪电网的频率;电网频率升高或者降低时,逆变器输出有功功率也会相应地降低或者升高;仿真结果与计算理论一致,验证了虚拟调速系统的作用。

(2)虚拟励磁控制系统的验证:1 s时,电网电压幅值降低10%;3 s时,电网电压上升8%。虚拟励磁控制器仿真结果如图9所示。

图9 虚拟励磁控制器仿真结果

由图9可见,电网电压降低10%,无功功率由0 kvar升高到500 kvar,VSG输出有功功率基本保持不变;电网电压上升8%,无功功率由500 kvar降低到100 kvar,VSG输出有功功率基本保持不变。仿真结果表明:电网电压幅值降低或者升高,逆变器输出无功功率会相应地升高或者降低;仿真结果与计算理论一致,验证了虚拟励磁控制系统的作用。

(3)VSG控制策略对系统频率波动作用的验证:为了验证VSG控制策略可以减小系统频率的波动,在MATLAB/Simulink中搭建SG及控制模型,分别由传统电压电流双闭环控制的逆变器和VSG控制的逆变器与SG并联为负荷供电,负荷初始值设为1.5 MW,在5 s时增加了0.6 MW。

电压电流双闭环控制和SG并联运行仿真结果如图10所示。VSG控制和SG并联运行仿真结果如图11所示。

党中央的要求和工会的职责为我们做好工会帮扶工作尤其是困难职工解困脱困工作指明了方向，提供了根本遵循。全面建成小康社会，一个都不能少，共同富裕路上，一个都不能掉队。现在离2020年全面建成小康社会的目标仅仅还剩两年时间，我们各级工会干部尤其是负责帮扶工作的要自觉以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，进一步增强帮扶工作的使命感、责任感和紧迫感，打赢困难职工解困脱困攻坚战。

图10 电压电流双闭环控制和SG

并联运行仿真结果

图11 VSG控制和SG并联运行仿真结果

由图10可见,5 s时,负荷突然增加导致频率开始降低,在SG的调速系统作用下,功率增加,频率开始恢复;负荷突然增加时,由传统电压电流双闭环控制的逆变器输出功率不会发生变化,负荷变化引起的功率变化全部由SG承担,系统频率最低点为49.42 Hz,系统频率最大变化量为0.58 Hz;VSG控制策略的虚拟调速系统,增加了系统一次调频能力和惯性响应能力,在负荷突增时,逆变器输出有功功率开始增加,可以帮助系统恢复频率,减小系统频率的波动。

由图11可见,系统频率最低点为49.78 Hz,最大变化量为0.22 Hz。

两种情况下的仿真结果对比可以看出,系统有功功率发生变化时,VSG控制策略可以根据系统偏差以及惯性响应参与系统调频,增加系统一次调频能力和惯性响应能力,减小系统的频率波动。

4 结 语

本文主要分析了VSG控制策略的基础理论,设计了VSG控制策略并在MATLAB/Simulink仿真平台进行了仿真验证。通过对VSG的理论分析可知,VSG控制策略的状态变量包括三相电压电流、虚拟角度、虚拟电角速度以及控制输入量——机械转矩和Mfif;整个控制策略主要包括了VSG算法、虚拟调速系统和虚拟励磁控制系统。该控制策略实现了SG的下垂特性和功率输出等特性;最后在MATLAB/Simulink仿真平台搭建了VSG控制策略的模型并进行仿真验证。仿真结果表明,当电网侧的电压与频率发生变化扰动时,VSG控制的逆变器输出的频率、功率都会发生相应的响应调节,即电网频率突降后逆变器有功功率输出增多,电压突降后引起逆变器输出无功功率的增加,并且VSG控制的逆变器增加了电网调频能力,可以减小系统的频率波动,提高电网频率的稳定性。

【参 考 文 献】

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