構網型與跟網型變流器主導孤島微網阻抗穩定性分析及提升策略

胡宇飛，田 震，查曉明，孫建軍，李翼翔，萬子鏡

（武漢大學電氣與自動化學院,湖北省武漢市 430072）

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隨著風電、光伏等可再生能源的高速發展,作為新能源并網重要接口的電力電子變流器在電力系統中的滲透率不斷提高,現代電力系統的發展逐漸呈現出高比例可再生能源和高比例電力電子設備的趨勢［1-3］。微網作為實現新能源分布式接入與靈活組網的重要方式之一,包含了動態特性各異的多樣化電源［4］。在以分布式電源為主體的交流微網系統中,由于缺少同步發電機提供慣量和阻尼支撐,容易出現系統頻率穩定性問題［5］。

目前,交流微網系統中的新能源并網逆變器大多為跟網型變流器（grid-following converter）,其外特性表現為電流源,通過直接控制輸出電流,能夠實現分布式電源的高效利用,但是缺乏頻率和電壓支撐能力［6］。為了解決微網系統缺少慣量、阻尼較弱的問題,國內外學者提出了多種構網型變流器（gridforming converter）控制策略［7-8］,使得逆變器能夠模擬同步發電機的慣量和阻尼特性,為系統提供穩定的頻率支撐。文獻［9-10］基于阻抗分析法比較了電壓控制型虛擬同步發電機（virtual synchronous generator,VSG）、電流控制型VSG 以及傳統并網逆變器的并網特性,指出電壓控制型VSG 對弱電網的適應性更強。文獻［11］基于特征值分析法指出投入構網型逆變器能夠等效提高電網強度,增加跟網型逆變器的穩定性。

目前,大部分文獻僅關注單一類型逆變器在弱電網條件下的并網穩定性。文獻［12］基于諧振模態分析法分析了多跟網型逆變器并網穩定性,以及逆變器參數、線路阻抗等因素的影響。……