虛擬同步發電機并聯運行的阻抗匹配策略

張 輝, 王 帆, 李曉強, 楊 帆, 張 倩

(1. 西安理工大學自動化與信息工程學院, 陜西省西安市 710048;2. 電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室, 清華大學, 北京市 100084)

0 引言

再生能源在電力系統中滲透率逐漸提高[1-3]的同時,也帶了一些新的挑戰。傳統的無源網絡結構發生了變化,能量由單向流動變為了雙向流動,并且由于電流型逆變器不能為電網提供電壓和頻率支撐,增加了控制難度,影響電網穩定性,而電壓型逆變器的下垂控制在控制和通信上存在一定的優勢[4],因此如何引入電壓型逆變器是亟待解決的問題。

由于風光發電的不可控性,需要加入儲能環節以實現平衡功率的要求。分布式電源通常采用電力電子變換的方式接入電網,與傳統同步發電機發電相比較,變換器沒有轉動慣量和阻尼系數,且輸出阻抗小,在功率不平衡時會導致頻率變化過快并產生波動[5],因此虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)應運而生[6-9]。VSG對外呈現出同步發電機外特性,可在離網模式下提供電壓和頻率支撐,是一種電網友好型電力電子設備。針對VSG并聯中的功率分配問題,文獻[10]借鑒有功功率—頻率控制環,對無功功率—電壓環進行改進,加入積分控制器,消除并聯穩態過程中線路阻抗對無功功率的影響,但是沒有考慮暫態穩定性;文獻[11]在功頻環節中加入角頻率前饋量,實現不同運行模式下的切換,通過建立小信號模型和幾個約束條件來實現參數對動靜態特性的優化,但……