基于自适应旋转惯量的虚拟同步发电机控制策略

程启明，余德清，程尹曼，高 杰，张 宇，谭冯忍

(1. 上海电力学院 自动化工程学院，上海 200090；2. 上海电力公司 市北供电分公司，上海 200041)

0 引言

能源与环境问题的加剧，使得分布式发电DG(Distributed Generation)和微电网技术得到了广泛关注[1-3]。DG主要采用电力电子逆变器，与大电网同步发电机相比在外部有较大差异，其容量更小，输出阻抗更低，缺少系统惯性，且无法为含有DG的主动配电网提供一定质量的电压和频率支持[4-6]。

下垂控制是微电网中最常用的DG控制方法。它通过跟踪电压幅度和频率的参考信号，由逆变器调节下垂控制器的输出电压和频率，并合理分配有功和无功功率[7-9]。然而，在实施过程中下垂控制缺乏旋转惯性，使其难以提供必要的阻尼和频率支持。为了解决上述问题，虚拟同步发电机VSG(Virtual Synchronous Generator)可以模拟同步发电机的频率和电压的调节原理，以提高系统的稳定性。VSG结合了同步发电机和逆变器的特点，它非常适合用于微电网，且已被广泛接受[10 -11]。

目前VSG控制算法的研究受到广大学者的认可，但实际应用中仍然存在一些问题。在实现VSG时，它与下垂控制类似，使用有功和无功功率解耦控制，即有功功率-频率(P-f)和无功功率-电压(Q-V)下垂控制方法[12-13]。在此基础上，不少学者围绕VSG控制方法的准确性、稳定性和经济性等问题提出改进的控制方法。例如：文献[14]设计了级联的频率、相角和直流电压环控制策略，可以支持VSG在故障时为电网提供频率支撑，实现频率快速恢复，但没有考虑电压的影响；……