虛擬同步發電機的暫態穩定性分析

朱 蜀, 劉開培, 秦 亮

(武漢大學電氣工程學院, 湖北省武漢市 430072)

0 引言

虛擬同步發電機通過模擬傳統同步發電機的搖擺方程實現換流器的虛擬慣性控制,其在大擾動下的穩定性值得關注[1]。虛擬同步發電機是由電力電子器件及非線性的控制系統構成的裝置,本質上屬于非線性非自治系統,對于這樣的系統,小信號分析是分析其穩定性的重要手段[2-3]。然而,小信號分析只能分析系統在穩態工作點附近的穩定性,而不能研究大擾動下系統的全局動態特性。

近年來,由電力電子裝置及其構成的系統的暫態穩定性開始得到研究。文獻[4-5]指出三相整流器在交流電網電壓跌落時,可能發生不可逆轉的不穩定現象,使系統在故障結束后無法回到正常工作點,并分別基于分岔分析和混合電勢方法分析了故障前后換流器的穩定性。文獻[6]建立了暫態穩定分析時間尺度下的全功率機組降階模型,并且利用等面積法對全功率機組進行暫態穩定性分析。文獻[7-8]定義了逆變器的虛擬功角,得出逆變器電流未飽和時的虛擬功角特性和電流飽和下的虛擬功角特性,并在此基礎上分析了逆變器的虛擬功角同步穩定機理。文獻[9-11]對由多換流器構成的微電網的暫態穩定性進行了研究。

由于各種非線性因素的相互作用,虛擬同步發電機暫態作用下的演變研究遇到了挑戰[1]。目前,對非線性系統的研究主要有兩種:一種是李雅普諾夫函數方法,文獻……