非理想電網(wǎng)條件下的同步逆變器控制策略

陳 杰, 申朋朋, 魏 濤, 陳 新, 陳家偉

(1. 南京航空航天大學自動化學院, 江蘇省南京市 210016; 2. 重慶大學自動化學院, 重慶市 400044)

0 引言

能源短缺和環(huán)境污染問題使基于可再生清潔能源的分布式發(fā)電和微電網(wǎng)技術得到廣泛關注和發(fā)展[1-5]。發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間通過逆變器等電力電子接口互聯(lián),而常規(guī)電流控制型并網(wǎng)逆變器慣性小、抗擾動能力弱,無法體現(xiàn)電力系統(tǒng)固有的阻尼、慣性特點,很難為電網(wǎng)提供必要的電壓、頻率調(diào)節(jié)或支撐功能,而虛擬同步發(fā)電機(virtual synchronous generator,VSG)技術的優(yōu)勢正好彌補以上不足。

近年來,虛擬發(fā)電機技術方面,克勞斯塔爾工大提出的電流型和電壓型VSG方案存在一定缺陷,電流型需要電流跟蹤控制,其動態(tài)跟隨性能將影響VSG特性;而電壓型對定子電壓采用開環(huán)控制,電壓精度較差[6]。文獻[7]利用VSG思想解決了虛擬同步機與實際同步機調(diào)速器時間常數(shù)不一致導致的動態(tài)功率分配不均問題,增強了并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性。鐘慶昌教授在此前研究基礎上,提出了同步逆變器概念[8],細致模擬了同步發(fā)電機電磁暫態(tài)過程,使其具備常規(guī)并網(wǎng)逆變器欠缺的阻尼、慣性特征,建立了VSG技術中較為精確的二階數(shù)學控制模型,為微電網(wǎng)提供必要的電壓、頻率調(diào)節(jié)或支撐功能。

關于VSG并網(wǎng)控制策略也已有一些研究報道。文獻[9]針對雙饋感應發(fā)電機提出了暫態(tài)電壓補償虛擬同步控制技術,解決了電網(wǎng)對稱故障下轉(zhuǎn)子過電流這一矛盾,但該控制策略加劇了直流母線……