虚拟电阻法在双向直流电源中的仿真案例有哪些？

虚拟电阻法在双向直流电源中的仿真案例主要围绕谐振抑制、功率分配和电流调节等核心需求展开，通过算法模拟电阻特性实现系统优化，以下是一些典型应用场景及仿真实现方式：

双向DC/DC变换器中的谐振抑制

• 应用场景：在双向Buck-Boost电路中，电容与电感可能形成谐振回路，导致系统不稳定。虚拟电阻法通过算法模拟串联或并联电阻，抑制谐振尖峰。

• 仿真实现：

  • 虚拟串联电阻法：将电容支路电流乘以系数Rd后进行微分，从电流指令中减去微分输出。当系统稳态时，PI调节器使逆变器输出电流等于指令值，等效于在电容支路串联电阻Rd，消除谐振。例如，某案例中虚拟电阻值Rd=0.21Ω，仿真显示谐振峰被显著抑制。
  • 虚拟并联电阻法：在滤波电容两端并联虚拟电阻，通过算法调整电容电压的反馈系数，等效增加系统阻尼。此方法适用于需要减少无源元件体积的场景。

双向直流微电网中的功率分配

• 应用场景：在双向直流微电网中，多个分布式电源（如光伏、储能）并联运行时，需通过虚拟电阻实现负荷功率的自动分配，维持系统稳定。

• 仿真实现：

  • 一次控制采用电压下垂控制，二次控制引入虚拟电阻环。例如，正负极虚拟电阻Rdpi、Rdni根据负载电流ipi、ini生成输出电压Vdpi、Vdni，与电压基准值相减后通过PI控制器生成占空比，实现功率按比例分配。
  • 某案例中，虚拟电阻环使电压基准值随电流增加而减小，确保多电源协同运行。

永磁同步电机（PMSM）驱动系统中的电流优化

• 应用场景：在永磁同步电机驱动系统中，双向直流电源需为电机提供稳定电流，同时处理再生制动能量回馈。虚拟电阻法用于优化电流控制性能。

• 仿真实现：

  • 通过引入虚拟电阻Rs′，调整负载线斜率与截距，兼顾电机带载能力与效率。例如，某案例中虚拟电阻方法使电机空载相电流幅值从8.2A降至5.2A，加载时从8.4A降至7.6A，显著降低损耗。
  • 在LC滤波型PMSM系统中，通过滤波电容并联虚拟电阻的有源阻尼策略，抑制系统谐振。某研究提出无差拍预测电流控制，结合虚拟电阻有源阻尼，使dq轴定子电流闭环极点全部移动至单位圆内，提升系统稳定性。

电池储能系统中的能量回馈优化

• 应用场景：在电池储能系统中，双向直流电源需实现充电（电网→电池）与放电（电池→电网）模式的平滑切换，虚拟电阻法用于优化能量回馈效率。

• 仿真实现：

  • 根据功率反馈动态调整虚拟电阻值Rv。例如，当输出功率Poutput超过阈值Pthreshold且电流Iflow过大时，增大Rv以限制电流；轻载时减小Rv以提升效率。
  • 某案例中，模糊控制根据电流偏差Δi及其变化率d(Δi)/dt动态调整Rv，实现高效能量回馈。通过算法模拟电阻分压效应，调整各模块电容的充放电速率。例如，某案例中虚拟电阻法使电容电压波动范围缩小至±1%以内，显著提升系统可靠性。