并网同步逆变器的平衡点及其稳定性
最优化与控制
2021-07-02 v2
摘要
虚拟同步机是一种带有控制算法的逆变器,使其对电网表现得如同同步发电机。实现此类逆变器的一种流行方式是同步逆变器(synchronverter)。其控制算法随时间演进,但文献中所有不同表述均共享相同的“基本控制算法”。我们研究了由该基本算法描述的同步逆变器在连接至无穷大母线时的平衡点及其稳定性。我们为并网同步逆变器建立了五阶模型,并推导了平衡点存在的充要条件。我们证明具有正励磁电流的平衡点集合是一个二维流形,可由相应的数对 参数化,其中 为有功功率, 为无功功率。该参数化具有若干令人惊讶的几何性质,例如原动机转矩、功角与励磁电流可直接视为 平面中的距离或角度。此外,稳定平衡点对应于 平面中某一角扇区的子集。因此,我们可根据同步逆变器的参数以及电网电压和频率预测其稳定运行范围。我们的稳定性结果基于系统固有的双时间尺度特性,运用奇异扰动理论中的工具。我们通过两个数值算例说明了理论结果。
引用
@article{arxiv.2103.07952,
title = {The equilibrium points and stability of grid-connected synchronverters},
author = {Pietro Lorenzetti and Zeev Kustanovich and Shivprasad Shivratri and George Weiss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.07952},
year = {2021}
}