基于欠勵(lì)磁狀態(tài)運(yùn)行的虛擬同步發(fā)電機(jī)低電壓穿越控制策略

施 凱, 葉海涵, 徐培鳳, 焦 龍

(江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院, 江蘇省鎮(zhèn)江市 212013)

0 引言

隨著基于電力電子技術(shù)的分布式電源在電網(wǎng)中的滲透率不斷增加,高鐵、電動(dòng)汽車(chē)等新負(fù)荷的快速發(fā)展和廣泛接入,使得電網(wǎng)中傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)(SG)的裝機(jī)比例逐漸降低,源—網(wǎng)—荷系統(tǒng)的慣性和阻尼愈發(fā)不足。近年來(lái),有學(xué)者融合電力電子設(shè)備的靈活性與SG的運(yùn)行機(jī)制,提出了虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)的變流器控制新技術(shù)[1-3]。目前,針對(duì)VSG技術(shù),已在預(yù)同步控制與柔性接入[4-6]、二次調(diào)頻[7-8]、慣性自適應(yīng)[9-11]等方面進(jìn)行了廣泛深入的研究,在直流輸電、靜止無(wú)功發(fā)生器、風(fēng)力和光伏發(fā)電、充電樁及微電網(wǎng)等領(lǐng)域均有涉及,并取得了相應(yīng)成果。

雖然VSG技術(shù)可為電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)的頻率支撐,然而其電壓源特性很大程度上限制了它對(duì)電流的控制能力。當(dāng)其在電網(wǎng)故障環(huán)境中運(yùn)行時(shí),不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊電流且穩(wěn)態(tài)輸出電流難以抑制,也無(wú)法自動(dòng)地為電網(wǎng)提供無(wú)功支持。文獻(xiàn)[12]提出一種用附加電流環(huán)平衡電流控制方法,用于在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)抑制VSG的負(fù)序電流。但VSG難以提供無(wú)功支撐,并且容易出現(xiàn)輸出電流幅值越限的現(xiàn)象。文獻(xiàn)[13-14]提出基于模式平滑切換的VSG低電壓穿越(LVRT)控制方法及其模式間的平滑切換算法,但是該方法未對(duì)切換的暫態(tài)過(guò)程及穩(wěn)定性情況進(jìn)行深入分析,未論證電網(wǎng)故障期間系統(tǒng)依舊能模擬同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[15]提出不切換算法的附加電流環(huán)方法,引進(jìn)VSG功角負(fù)慣量成果[16],研究成果對(duì)后續(xù)深入研究極具指導(dǎo)性意義。……