基于自適應旋轉慣量的虛擬同步發(fā)電機控制策略

程啟明，余德清，程尹曼，高 杰，張 宇，譚馮忍

(1. 上海電力學院 自動化工程學院，上海 200090；2. 上海電力公司 市北供電分公司，上海 200041)

0 引言

能源與環(huán)境問題的加劇，使得分布式發(fā)電DG(Distributed Generation)和微電網(wǎng)技術得到了廣泛關注[1-3]。DG主要采用電力電子逆變器，與大電網(wǎng)同步發(fā)電機相比在外部有較大差異，其容量更小，輸出阻抗更低，缺少系統(tǒng)慣性，且無法為含有DG的主動配電網(wǎng)提供一定質量的電壓和頻率支持[4-6]。

下垂控制是微電網(wǎng)中最常用的DG控制方法。它通過跟蹤電壓幅度和頻率的參考信號，由逆變器調節(jié)下垂控制器的輸出電壓和頻率，并合理分配有功和無功功率[7-9]。然而，在實施過程中下垂控制缺乏旋轉慣性，使其難以提供必要的阻尼和頻率支持。為了解決上述問題，虛擬同步發(fā)電機VSG(Virtual Synchronous Generator)可以模擬同步發(fā)電機的頻率和電壓的調節(jié)原理，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。VSG結合了同步發(fā)電機和逆變器的特點，它非常適合用于微電網(wǎng)，且已被廣泛接受[10 -11]。

目前VSG控制算法的研究受到廣大學者的認可，但實際應用中仍然存在一些問題。在實現(xiàn)VSG時，它與下垂控制類似，使用有功和無功功率解耦控制，即有功功率-頻率(P-f)和無功功率-電壓(Q-V)下垂控制方法[12-13]。在此基礎上，不少學者圍繞VSG控制方法的準確性、穩(wěn)定性和經濟性等問題提出改進的控制方法。例如：文獻[14]設計了級聯(lián)的頻率、相角和直流電壓環(huán)控制策略，可以支持VSG在故障時為電網(wǎng)提供頻率支撐，實現(xiàn)頻率快速恢復，但沒有考慮電壓的影響；……