模型简介

此模型源侧部分采用光伏发电系统与混合储能系统（蓄电池+超级电容），并网逆变器采用虚拟同步发电机（VSG）控制，为系统提供惯量阻尼支撑。同时对VSG控制部分进行了改进，采用构造函数法对虚拟惯量及虚拟阻尼进行自适应控制，自适应方法完全复现《虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略》这篇文章。整体模型架构完整，波形完美，可进一步创作！

光伏系统

光伏电池模块采用环境系数修正系数搭建，光伏MPPT控制采用扰动观察法，得到光伏电池当前条件下的最佳工作点，在变化的光照和温度环境下保持最佳工作状态运行。

混合储能系统

储能系统的设计主要用于两方面：一方面保证系统的功率平衡，第二方面是维持母线电压恒定。系统发现母线电压发生改变，将促使蓄电池和超级电容开始运行，利用其充放电来稳定母线电压。所以利用母线电压下降或者上升的现象可以得出微电网净功率波动的状态。混合储能系统的控制方法采用一阶低通滤波法制。参考文献《光伏微电网混合储能系统控制策略研究》进行搭建。

VSG自适应控制

VSG模拟同步电机的一次调频特性、转子运动方程和定子励磁调节特性，其主要控制方程可表示为：

角频率变化量与变化率表示为：

当出现扰动时，可以通过调整转动惯量 J与阻尼系数D 来抑制 与 的变化，进而抑制功频的波动。从上式可知，D 与角频率变化量 成负相关，J与角频率变化率成负相关，而且D与J的变化都会影响到角频率的变化。为了方便分析，在保持 与 为恒定值的情况下，将同步发电机的功角特性曲线和角频率振荡曲线分为4个阶段。

转动惯量的选取是由虚拟转子角速度变化量和变化率同时决定的，而阻尼系数的选取只由虚拟转子角速度变化量决定。在不同条件下，转动惯量和阻尼系数的选取原则如表所示。

自适应控制策略如下：

仿真模型主体

设置光照强度波动，用于观测蓄电池与超级电容的功率输出情况；设置逆变器功率指令变化，用于观测系统功率、频率响应情况。

输出波形

上图中，储能出力表示蓄电池+超级电容的输出功率之和，从三个部分的功率输出情况可知，系统的功率始终保持平衡，及光伏输出功率+混合储能输出功率=逆变器输出功率。

上图为蓄电池与超级电容的功率输出情况，在直流母线功率发生波动时，超级电容会迅速响应输出功率，提高了储能系统的响应速度。

上图为加入自适应控制前后的逆变系统频率，当功率指令发生变化时，频率会发生波动，由图可见，加入自适应控制策略后，频率波动大幅减少，系统暂态响应特性提升！

上图为自适应惯量、阻尼变化情况。

参考文献：

超级电容与蓄电池混合储能系统的能量管理与控制研究_王宇

光伏_混合储能直流微电网能量管理策略研究_牛浩明

光伏微电网混合储能系统控制策略研究_唐国强

基于自适应旋转惯量与阻尼的VSG并网技术研究_杨瑞平

虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略_杨赟