微網逆變器的VSG轉動慣量和阻尼系數自適應控制

溫春雪， 陳 丹， 胡長斌， 樸政國， 周京華

(北京市電力電子與電氣傳動工程研究中心(北方工業大學)， 北京市 100144)

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隨著微網的快速發展，大量的電力電子設備融入傳統電力系統中，電力電子設備低慣量、小阻尼的缺點成為微網領域關注的焦點，虛擬同步發電機(VSG)控制技術應運而生[1-3]。傳統VSG參數固定的局限性，使得VSG的控制效果難以滿足微網并離網運行要求，而將VSG與自適應控制結合，可以提高VSG的靈活性、可拓展性和可靠性[4]。

微網的運行狀態分為離網和并網2種狀態。離網工況下，逆變器輸出頻率不再由電網提供支撐，而是依靠下垂特性進行調節。故風電、光伏等新能源的間歇性和波動性的影響，以及不可預測的負載波動等都會對逆變器輸出頻率的動態特性造成影響，甚至難以保證其穩態特性良好[2]。并網工況下，逆變器輸出頻率由電網提供支撐，故根據VSG下垂特性，輸出功率的動態特性與轉動慣量和阻尼系數均有關，故當出現頻率或者輸入功率擾動時，逆變器輸出功率會有超調或者振蕩，甚至會有較大的功率沖擊，導致過流保護。結合轉子的機械方程可知，在動態過程中，轉動慣量、阻尼系數、頻率和輸出功率間應該相互適應。

目前基于VSG的自適應控制策略大致有如下4種。

1)在VSG直流端利用分布式光伏與儲能配合，構成光儲聯合系統，利用儲能輸出功率彌補光伏電源動態特性帶來的不足[5-8]。但光伏電源動態特性復雜，較難控制和跟蹤，并且這類系統直流側仍然為儲能電池，并沒有從根源上解決問題。……