變流器虛擬慣量和阻尼協同自適應控制策略

王珺, 凌志斌, 李旭光

(上海交通大學 電力傳輸與功率變換控制教育部重點實驗室,上海 200240)

0 引 言

近年來,隨著大量新能源設備并網,以同步發電機為主導的傳統電力系統暫態穩定性和抗干擾性變差[1]。對此,學者提出了虛擬同步發電機(virtual synchronous generator, VSG)控制策略[2]。該策略模擬了同步發電機的機械和電磁部分,使變流器具備了慣量阻尼特性。

在并網模式下,當系統給定有功功率發生改變時,VSG輸出的頻率和有功功率會發生暫態振蕩,需要動態調節虛擬慣量和阻尼來改善系統暫態性能。文獻[3-4]分析了虛擬慣量對系統暫態振蕩的影響,提出了一種虛擬慣量自適應控制策略,但并沒有對阻尼對暫態性能的影響進行分析。文獻[5-6]提出了一種虛擬慣量和阻尼協同自適應控制策略,提升了系統的暫態性能,但并未考慮所提的自適應函數引入的微分環節存在放大噪聲和對控制器運算要求高等問題,且虛擬慣量和阻尼系數在自適應變化中存在突刺現象。文獻[7]提出了一種虛擬慣量和阻尼協同自適應控制策略,有效地減小了暫態過程中的頻率超調,但并沒有分析所提自適應控制策略中不同臨界閾值的選取對自適應調節性能的影響。

為了解決上述問題,本文在建立VSG變流器控制系統數學模型的基礎上,分析VSG有功和角頻率暫態特性曲線,給出虛擬慣量和阻尼的選取原則,提出一種虛擬慣量和阻尼協同自適應控制策略。借鑒同步發電機的小信號模型分析方法建立有功功率環路的傳遞函數,給出參數選取范圍。……