基于VSG的儲能系統并網逆變器建模與參數整定方法

胡文強，吳在軍，孫充勃，宋 毅，原 凱

(1. 東南大學 電氣工程學院，江蘇 南京 210096；2. 國網北京經濟技術研究院，北京 102209)

0 引言

能源是維持人類生存和社會發展的重要因素。電能作為一種便利的能源形式，是國民經濟的命脈[1]。日益嚴重的能源短缺和環境污染問題，使新能源得到廣泛的重視和利用。分布式發電DG(Distributed Generation)是利用新能源發電的有效途徑[2]。分布式電源與儲能接入大電網普遍采用由電力電子器件構成的并網逆變器，雖然其具有控制靈活、響應迅速等優點，但也存在低慣性、欠阻尼等不足。其中下垂控制策略雖然模擬了發電機組的“功頻靜特性”[3]，但仍然無法與同步發電機的慣性相匹配，容易給大電網造成沖擊與振蕩。

有國內外學者提出虛擬同步發電機VSG(Virtual Synchronous Generator)技術，使并網逆變器模擬同步發電機的轉子運動慣性與機電暫態特性，以增加電力系統的虛擬慣性和阻尼，使分布式電源“友好”地接入電網。VSG的基本思想和概念最初在歐洲的VSYNC工程中由比利時魯汶大學J. Driesen團隊提出[4-6]。其控制思路是構造虛擬轉動慣量及虛擬一次調頻特性，并通過dq旋轉坐標系下電流閉環反饋來提高控制精度[7]。該方案主要在外特性上模擬同步發電機的搖擺方程，但并未模擬其電壓調節特性。此后克勞斯塔爾工業大學Yong Chen等人提出“VISMA(VIrtual Synchronous MAchine)”[8]技術，在結合轉子運動方程的基礎上加入定子電壓方程，通過電流滯環控制產生并網逆變器的驅動信號。上述2種VSG模型實為電流型控制，難以為系統提供電壓和頻率支撐，僅適用于分布式電源滲透率較低的強電網環境，且必須運行在并網模式?！?br>