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虛拟同步发电机SG离并网(预同步)切换与自适应 转动惯量控制策略

在电力系统这个复杂的大舞台上，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，简称 VSG 或 SG）技术正逐渐崭露头角，成为研究和应用的热点。今天咱就来唠唠 SG 的离并网（预同步）切换以及自适应转动惯量控制策略这俩关键技术。

离并网（预同步）切换

什么是预同步

离并网切换中，预同步就像是一场电力的“彩排”。在发电机并网前，需要让它的频率、相位和幅值等电气参数与电网匹配，这个过程就是预同步。要是不做好预同步，就好比一个跑步的人没调整好步伐，猛地加入队伍，很容易导致电网电压波动、电流冲击，严重的话甚至会威胁到整个电网的稳定运行。

代码示例及分析

# 简单模拟预同步中频率调整代码 import math # 设定电网频率和发电机初始频率 grid_frequency = 50 # Hz generator_frequency = 49.5 # Hz # 频率调整步长 delta_frequency = 0.01 # Hz while abs(generator_frequency - grid_frequency) > 0.05: if generator_frequency < grid_frequency: generator_frequency += delta_frequency else: generator_frequency -= delta_frequency print(f"当前发电机频率: {generator_frequency} Hz") print("频率已同步")

在这段代码里，咱设定了电网频率为 50Hz，发电机初始频率为 49.5Hz。通过一个循环，每次以 0.01Hz 的步长去调整发电机频率，直到它和电网频率的差值小于 0.05Hz，就认为频率同步完成。这只是个简单模拟，实际中频率调整可复杂得多，还得考虑动态响应、稳定性等一堆因素。

自适应转动惯量控制策略

为啥要自适应转动惯量

传统同步发电机有实实在在的转动部件，凭借这些部件的惯性来抵御电网频率的波动。虚拟同步发电机虽然没有实体转动惯量，但能通过控制算法模拟出类似效果。而自适应转动惯量控制策略就像给虚拟同步发电机安上了一个“智能大脑”，能根据电网的实时情况动态调整转动惯量大小。当电网频率变化剧烈时，增大转动惯量，让发电机更稳定；频率波动较小时，减小转动惯量，提高响应速度，实现高效运行。

代码示例及分析

# 简单模拟自适应转动惯量调整代码 import random # 初始化转动惯量 inertia = 10 # 初始转动惯量值 # 模拟电网频率变化率 frequency_rate_of_change = random.uniform(-0.5, 0.5) # 随机生成 -0.5 到 0.5 之间的频率变化率 # 根据频率变化率调整转动惯量 if abs(frequency_rate_of_change) > 0.2: inertia += 5 else: inertia -= 2 print(f"当前转动惯量: {inertia}")

这段代码里，咱先设定了初始转动惯量为 10。然后通过random.uniform函数随机生成一个电网频率变化率，模拟实际中频率的动态变化。如果频率变化率的绝对值大于 0.2，就增大转动惯量 5；否则减小转动惯量 2。实际应用中，频率变化率的获取以及转动惯量调整策略会基于更精准的测量和复杂的算法，这里只是展示个基本思路。

虚拟同步发电机的离并网（预同步）切换与自适应转动惯量控制策略对提升电力系统稳定性、可靠性至关重要。虽然这里展示的代码只是简单模拟，但希望能给大家理解这些复杂技术提供个直观的切入点，后续有机会咱再深入探讨更多细节。