文章解读与仿真程序复现思路——高电压技术EI\CSCD\北大核心《适用于并联构网型储能系统的协调有功控制策略设计》

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这篇论文的核心内容是关于并联构网型储能系统中协调有功控制策略的设计。以下是主要要点的概述：

问题背景：随着可再生能源发电规模的扩大，电力系统的调频能力降低，电网电压支撑能力变弱。构网型储能的有功控制可以为系统提供有效的频率支撑，但如果并联机组间的控制策略不协调，则可能导致荷电状态（SOC）不均衡和低频振荡等问题。
研究目的：提出一种适用于并联构网型储能系统的协调有功控制策略，以解决上述问题。
方法论：
- 建立了并联构网储能系统的状态空间模型。
- 分析了控制参数对系统频率稳定和振荡抑制的影响。
- 研究了并联机组间的有功分配机理。
- 提出了协调有功控制策略，包括SOC均衡控制、功率分配优化、振荡抑制和自适应阻尼控制。
仿真与验证：
- 使用Matlab/Simulink进行数字仿真。
- 利用基于RT-LAB的硬件在环平台进行验证。
研究结果：
- 提出的控制策略能有效实现并联储能机组间SOC均衡、功率分配优化和振荡抑制。
- 自适应阻尼控制能有效限制频率超调，确保系统频率安全稳定。
关键词：构网储能、SOC均衡控制、功率分配优化、振荡抑制、自适应阻尼控制、协调有功控制。

为了复现论文中提到的仿真实验，我们需要按照以下步骤进行：

建立模型：首先，我们需要建立并联构网储能系统的状态空间模型。
参数设置：根据论文中提供的参数设置仿真环境。
控制策略实现：编写控制策略，包括SOC均衡控制、辅助调节控制和自适应阻尼控制。
仿真实验：进行仿真实验，包括数字仿真和硬件在环仿真。
结果分析：分析仿真结果，验证控制策略的有效性。

以下是使用Matlab语言实现上述步骤的程序框架：

% 定义系统参数
system_params = struct(...
    'V_base', 380, ...
    'f_base', 50, ...
    'S_base', 1, ...
    'X_line', [0.353, 0.224], ...
    'X_v', [0.429, 0.558], ...
    'D', [10, 10], ...
    'J', [5, 5], ...
    'k_c', [1, 1]);

% 初始化系统状态
SOC = [1, 1]; % 初始SOC值
VSG_control_params = system_params; % 初始控制参数

% 建立状态空间模型
A = [...]; % 系统矩阵
B = [...]; % 输入矩阵
C = [...]; % 输出矩阵
D = [...]; % 传递矩阵
state_space_model = ss(A, B, C, D);

% 定义控制策略
function [control_output] = coordinated_active_control策略(SOC, VSG_control_params)
    % SOC均衡控制
    k_c = calculate_kc(SOC, VSG_control_params.k_c_min, VSG_control_params.k_c_max);
    
    % 辅助调节控制
    X_v = calculate_Xv(k_c, VSG_control_params.X_v);
    J = calculate_J(k_c, VSG_control_params.J);
    D = calculate_D(k_c, VSG_control_params.D);
    
    % 自适应阻尼控制
    D_adaptive = calculate_adaptive_damping(D, frequency_deviation);
    
    % 计算控制输出
    control_output = ... % 根据控制参数计算输出
end

% 数字仿真
for t = 0:dt:T_end
    % 计算控制输入
    control_input = coordinated_active_control策略(SOC, VSG_control_params);
    
    % 更新系统状态
    SOC = update_SOC(control_input);
    
    % 记录输出
    simulation_output(t+1) = control_input;
end

% 硬件在环仿真
% 此部分需要与实际硬件设备配合，这里只给出伪代码
% 初始化RT-LAB仿真平台
% for t = 0:dt:T_end
%     % 计算控制输入
%     control_input = coordinated_active_control策略(SOC, VSG_control_params);
%     
%     % 更新系统状态
%     SOC = update_SOC(control_input);
%     
%     % 记录输出
%     hil_output(t+1) = control_input;
% end

% 绘制结果
figure;
plot(simulation_output);
title('仿真结果');
xlabel('时间');
ylabel('输出');

% 辅助函数定义
function k_c = calculate_kc(SOC, k_c_min, k_c_max)
    % 根据SOC计算二次调频系数
end

function X_v = calculate_Xv(k_c, X_v_base)
    % 计算虚拟阻抗
end

function J = calculate_J(k_c, J_base)
    % 计算虚拟惯量
end

function D = calculate_D(k_c, D_base)
    % 计算阻尼系数
end

function D_adaptive = calculate_adaptive_damping(D, frequency_deviation)
    % 自适应阻尼控制
    if abs(frequency_deviation) > delta_f
        D_adaptive = D + sign(frequency_deviation) * adaptivity_factor;
    else
        D_adaptive = D;
    end
end

function SOC = update_SOC(control_input)
    % 根据控制输入更新SOC
end

请注意，上述代码是一个框架性的伪代码，实际的函数实现需要根据论文中提供的算法和公式来完成。此外，硬件在环仿真部分需要与实际的硬件设备配合，这里只提供了一个概念性的描述。

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