強阻尼電壓源型虛擬同步發電機大擾動功角穩定性分析

孟志偉, 侯玉強,2,3,4, 方勇杰,3,4, 朱 玲,2, 楊海洋

(1. 南瑞集團(國網電力科學研究院)有限公司, 江蘇省南京市 211106; 2. 國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省南京市 211106; 3. 華北電力大學電氣與電子工程學院, 北京市 102206; 4. 智能電網保護和運行控制國家重點實驗室, 江蘇省南京市 211106)

0 引言

隨著全球范圍內能源危機與環境問題的日益嚴重,新能源的發展得到了越來越多的重視,其在電網中的占比日益提高,并逐步進入大規模發展階段[1]。為解決新能源機組轉動慣量小,缺乏相關頻率調節功能的問題,文獻[2]提出了虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)的概念。VSG將傳統同步發電機的轉子運動方程與電力電子的控制結合起來,通過給系統增加虛擬慣量和阻尼來改善電力系統的穩定性[3]。這一方法有效增強了電網的調節能力與抗擾動能力,但是考慮到VSG與傳統同步發電機并不等價,其對電力系統的穩定性會帶來更加復雜的影響。

目前,VSG穩定性的研究主要集中在小干擾穩定性方面,文獻[4]給出了VSG小干擾穩定性模型,并分析了小干擾情況下,控制參數對發電機穩定性的影響;文獻[5]從狀態方程的角度比較了VSG控制與下垂控制技術的穩定情況; 文獻[6]詳細考慮了VSG濾波電感的暫態過程,指出其存在同步頻率諧振現象。在大干擾穩定性研究方面,文獻[7-8]給出了通過改變轉動慣量,增強電力系統穩定性的方法;文獻[9]指出下垂控制逆變器穩定性會受到逆變器電流限幅的影響,并給出在電流限幅影響下逆變器功角與逆變器輸出電磁功率之間的關系。……