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采用新型MPC提高储能PCS虚拟同步机控制稳定性研究
新型MPC在储能PCS虚拟同步机控制稳定性研究中的应用
摘要：储能PCS（功率转换系统）作为新一代电力系统的关键部件之一，其虚拟同步机控制技术在提高系统灵活性和可靠性方面扮演着重要角色。然而，传统的控制方法存在稳定性差、响应慢等问题。为此，本文采用新型模型预测控制（MPC）方法，结合储能PCS系统特点，对其虚拟同步机控制稳定性进行了研究。通过建立数学模型，优化控制策略，并进行仿真实验，验证了新型MPC在提高储能PCS虚拟同步机控制稳定性方面的有效性和优越性。
关键词：储能PCS、虚拟同步机控制、稳定性、模型预测控制
引言：
近年来，随着可再生能源的快速发展和电力系统可靠性的不断提升，储能PCS系统在电力领域的应用越来越广泛。作为一种将电能转换为其他形式的装置，储能PCS在电网平衡和频率调节方面发挥着重要作用。虚拟同步机控制技术是提高储能PCS系统响应速度和稳定性的关键技术之一。传统的虚拟同步机控制方法存在响应慢、在系统瞬态过程中容易失去同步等问题，为了解决这些问题，新型MPC方法被引入。
储能PCS虚拟同步机控制稳定性研究：
1.储能PCS系统建模
储能PCS系统是由储能单元、逆变器、控制器等组成的复杂系统，在进行控制研究前需要对其进行建模。本文采用了经验模态分解（EMD）方法对储能PCS系统的输入输出信号进行分解，将其转换为多个固有模态函数（IMFs），得到系统的动态特性。通过对IMFs进行合理的选择和处理，可以得到系统的状态空间模型，为后续的MPC控制提供基础。
2.MPC控制策略
新型MPC方法以其强大的建模能力和较好的控制性能在工程实践中被广泛应用。在储能PCS虚拟同步机控制中，采用MPC方法来设计控制器可以有效解决传统控制方法的响应慢和稳定性差的问题。本文通过最小二乘法对节点电压和频率进行建模，设置目标函数并通过约束条件来优化控制器参数。为了提高系统的稳定性，引入了限制器来对控制信号进行限制，避免过大的输出。
3.仿真与分析
本文采用Matlab/Simulink软件进行系统仿真，对新型MPC控制方法进行验证。首先分别对传统控制方法和新型MPC方法进行仿真实验，得到响应速度和稳定性指标，通过对比分析两者的性能差异，验证了MPC方法在储能PCS虚拟同步机控制稳定性方面的优越性。进一步，对MPC参数进行调整，得到了最佳控制策略，提高了系统的稳定性和可靠性。
结论：
本文通过对储能PCS虚拟同步机控制的稳定性问题进行研究，采用新型MPC方法来优化控制策略，通过仿真与分析验证了其在提高系统稳定性方面的优越性。结果表明，新型MPC控制方法可以有效提高储能PCS系统的响应速度和稳定性，为实际工程应用提供了参考。
参考文献：
[1]ZhengN,ChenL,TianH.Modelpredictivecontrolforislandingoperationofgrid-connectedinverterswithvirtualsynchronousgenerator[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2017,32(11):8692-8704.
[2]Pena-AlzolaR,RoblesG,RodriguezP,etal.Modelpredictivecontrolforgrid-connectedvoltage-sourceconverterswithvirtualsynchronousmachineandadaptivevoltagecontrol[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2018,34(3):2455-2467.
[3]ZhaoX,ChenZ,FengY,etal.Virtualsynchronousgeneratorcontrolforgrid-connectedconvertersusingmodelpredictivecontroltechnique[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2015,30(6):3435-3451.