虚拟振荡器控制的逆变器构网型控制方法的仿真

Question

关于构网型的控制有四种：下垂控制，虚拟同步机控制，匹配控制和虚拟振荡器控制。选择虚拟振荡器控制并仿真验证，比较上述四种控制的性能。机侧逆变器的电源用直流源来代替，虚拟控制应该加入网侧的逆变器，从理论和算例仿真验证上说明，选matlab的simulink搭建模型。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了在MATLAB Simulink中实现虚拟振荡器控制的逆变器构网型控制方法的仿真，我们将分步进行。首先，我们需要了解逆变器的基本组成部分，包括DC-AC变换器、控制模块以及与电力网络的接口。然后，我们将构建一个基本的逆变器模型，并添加虚拟振荡器控制器。以下是一个简化的步骤概述：

1. 设置环境:

   • 在MATLAB中打开Simulink。
   • 创建一个新的S函数（例如VirtualOscillatorController.m）用于实现虚拟振荡器控制算法。

2. 构建逆变器模型:

   • 从 Simscape 或 Power Systems Library 导入必要的组件，如DC电源、逆变器模块、交流线路模型等。
   • 将直流电源与逆变器相连，逆变器输出连接到交流网络。

3. 设计虚拟振荡器控制器:

   • 在S函数中，根据以下公式实现控制器：

   % 假设ωr是参考频率，θr是参考相角，Kp和Ki是比例积分系数
   error = θr - (angle(ACOutput) + ωr * time);
   integral = integral + error * dt;
   u = Kp * error + Ki * integral;
   

4. 添加控制到模型:

   • 在逆变器模块的控制信号输入端口，连接到你的S函数输出的u值。
   • 确保逆变器模块支持通过外部控制信号调整其输出电压和频率。

5. 仿真设置:

   • 创建一个仿真时间范围，比如0到10秒。
   • 设置初始条件和边界条件，如直流电压、参考频率和相角等。
   • 添加适当的采样时间（Ts）和数据记录功能，以便分析结果。

6. 运行仿真:

   • 在Simulink模型中，选择“Simulate” > “Run Time Scope” 或其他数据分析工具来查看逆变器的输出和网络性能。

7. 比较不同控制方法:

   • 可以创建多个子系统，每个子系统代表一种不同的控制策略（下垂控制、虚拟同步机控制、匹配控制和虚拟振荡器控制），并将它们与虚拟振荡器控制模型进行对比。
   • 分别运行仿真，分析并记录各控制下的动态响应、稳定性和调频性能。

8. 结果分析与报告:

   • 生成图表，比较不同控制策略下的频率跟踪误差、电压稳定性、瞬态响应等关键指标。

确保在进行这些步骤时，根据你的具体需求和已有的Simulink库进行适当的调整。如果你遇到具体的编程问题或需要更详细的代码片段，请随时告诉我。