基于定子虛擬阻抗的雙饋風電機組虛擬同步控制策略

謝 震, 孟 浩, 張 興, 靳曉雯

(合肥工業大學電氣與自動化工程學院, 安徽省合肥市 230009)

0 引言

隨著環境、能源問題的日益凸顯,可再生能源的滲透率越來越高,使得電網的慣量也隨之減少,電網電壓頻率和幅值的穩定受到嚴重威脅。根據同步發電機的工作機理和運行特性,提出了虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)的概念[1-9],通過模擬同步發電機的慣性和調頻調壓特性以增加系統的電壓和頻率支撐能力。目前關于VSG的研究主要集中在逆變器的應用上,并且日趨成熟。而關于風電VSG的研究,國內外進行的研究較少。在弱電網系統中,采用VSG控制風力發電系統模擬同步發電機特性,可以獲得較強的頻率支撐能力,以及更大的慣性。

風力發電機主要分為直驅式和雙饋式。雙饋風電機組僅處理轉差功率,其變流器具有體積小,成本低的優勢,得到廣泛使用[10-13]。文獻[14]基于可變下垂的雙饋風電機組參與微網頻率調節控制,使之獲得頻率支撐能力。文獻[15]研究了基于并網工作的雙饋風電機組虛擬同步控制的自適應下垂控制,實現最大功率跟蹤策略。文獻[16-17] 提出基于并網的雙饋風電機組的虛擬同步控制,該控制策略基于并網模式,使雙饋風電機組在弱網下的穩定性增強,慣性增大。文獻[16]提出轉子側變流器采用轉子磁鏈自定向的虛擬同步控制方法。文獻[17]的 VSG內環采用定子電壓直接閉環控制,文獻[18]基于磁鏈定向的電壓型控制策略,分析了并網和帶不同負載的工作狀態,該方法對電機參數依賴較高。……