基于自適應虛擬阻抗的虛擬同步機功率解耦控制策略

屈子森, 蔡云旖, 楊 歡, 董寧波, 趙榮祥, 韓俊飛

(1. 浙江大學電氣工程學院, 浙江省杭州市 310027; 2. 內蒙古電力(集團)有限責任公司內蒙古電力科學研究院, 內蒙古自治區呼和浩特市 010020)

0 引言

全球能源緊缺及環境問題愈發嚴重,因此光伏、風能等可再生能源得到廣泛的研究與發展[1-2]。然而,隨著分布式能源滲透率的日趨上升,電力系統中同步發電機的裝機比例相對下降,更為嚴重的是大量電力電子變流器的使用使得電力系統缺少足夠的慣性和阻尼,系統的穩定性受到挑戰,由此,虛擬同步機(VSG)技術應運而生[3-5]。

分布式電源的控制當中,用以模擬電網中同步發電機P-f和Q-U特性曲線的下垂控制策略最為常見[6],但下垂控制策略沒有考慮發電機轉子所具有的慣量特征,暫態響應速度過快,不能為維持電網穩定提供足夠的保障[7]。VSG的核心是通過模擬同步電機轉子方程為系統提供慣量及阻尼支撐,并輔以無功功率—電壓控制,從而使得分布式電源具有良好的頻率、電壓支撐與調節作用[8-9]。所以從分布式電源友好特性的角度來講,微網中以VSG控制替代下垂控制更具優勢,眾多專家學者也做出了諸多相關研究[10-12]。但無論是VSG控制技術還是下垂控制技術都會遇到功率耦合問題,通常在分析過程中會假設變流器輸出電壓至并網點電壓之間的輸電線路的等效阻抗為純感性[13]或純阻性[14]。然而在實際當中,輸電線路,尤其是低壓線路,呈現出阻感特性,從而引起了有功功率與無功功率的耦合,影響了控制性能[15]。……