與SG具有一致響應的VSG小信號建模和分析

陳 昕，張昌華，黃 琦，楊文龍，陳樹恒，劉群英

（電子科技大學 能源科學與工程學院，四川 成都 611731）

0 引言

由于能源短缺、環境污染和電網供電可靠性的壓力，分布式發電 DG（Distributed Generation）［1］、微型電網［2］、智能電網相繼成為電力領域的研究熱點。作為可將直流電能轉換成交流電能的裝置，逆變器憑借其控制靈活、適應面廣、成本低廉和使用方便等優點［1-23］，得到了廣泛應用。由此帶來了逆變器拓撲結構設計［3-4］、諧波防治［5-6］、多逆變器并聯運行［7-8］、控制策略分析［9-14］、包含多逆變器的配電網或微網穩定性分析［22-25］等一系列問題。國內外學者對此做了大量的研究工作，本文重點關注逆變器的控制策略及其穩定性分析。

在DG和微網中，能量源（如光伏、風電、電動汽車等）輸出功率具有隨機性。而在饋線并網側，由于用戶消耗功率的隨機波動，節點電壓的幅值和相角比輸網側更為多變。因此，處于二者之間的逆變器，其控制策略和動態特性對微網運行有著重要的影響。由于同步發電機SG（Synchronous Generator）在電力系統中已經有了一百多年的應用歷史，其數學模型和控制策略已被廣大的電力工作者熟知［26］，故模仿SG的特性成為逆變器控制策略研究的特點。從模仿SG的外特性出發，部分學者設計了具有下垂特性的控制器，并且討論了控制器參數對功率準確分配和網絡動態特性的影響［9-10］，更有學者提出了將逆變器控制成虛擬的 SG［11-15］。 文獻［11］提出了虛擬同步發電機 VSG（Virtual Synchronous Generator）的概念，即在逆變器控制器中模擬SG轉子運動方程，并且通過模擬SG的一次調頻和電壓勵磁調節來提高系統的頻率穩定性和電壓穩定性。……