基于動態電壓補償的VSG電流平衡及峰值電流控制

郭 巖, 鄭天文, 司 楊, 陳來軍,, 梅生偉,

(1. 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; 2. 清華大學電機工程與應用電子技術系, 北京市 100084; 3. 青海省清潔能源高效利用重點實驗室(青海大學啟迪新能源學院), 青海省西寧市 810016)

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隨著新能源發電在電網中的占比逐漸增加,針對新能源發電的控制技術正受到廣泛關注。新能源發電一般需通過電力電子逆變器并網運行,但傳統的逆變器控制方案不能為電網提供慣量與電壓支撐,也難以參與電網調壓與調頻[1-2]。因此,大量新能源發電的接入必然會對電網的安全穩定運行帶來嚴峻挑戰。

為解決電力電子逆變器導致的上述問題,有學者提出:逆變器應當模擬傳統同步發電機的特性,進而為電網提供電壓和頻率支撐。因此,基于虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)的逆變器控制策略應運而生[3-6]。VSG通過模擬同步發電機的運行特性,實現為電網提供支撐與主動調節的功能。其中,文獻[7]最早提出了VSG的概念。文獻[8-10]建立了VSG的數學模型,并進行了相應的參數分析。文獻[11]設計了VSG多模式運行的控制方案,保證了VSG運行的靈活性。文獻[12]研究了VSG在直流側波動時的控制策略,提高了VSG對不同類型新能源發電的適應性。

然而,上述VSG的控制策略中,均主要考慮電網電壓為三相平衡的情況。事實上,VSG在實際運行中,常常會面臨電網電壓不平衡的情形,而上述VSG控制策略在電網電壓不平衡的條件下,容易出現電流不平衡、電流幅值越限等現象[4,13],嚴重影響VSG的正常運行。……