虚拟同步发电机技术在风力发电中的应用

吕文科,张兰红,车三宏

(1.盐城工学院电气工程学院，江苏 盐城 224051；2.江苏中车电机有限公司，江苏 盐城 224100)

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为解决环境和能源问题，建设更加安全、可靠的环境友好型电网已成为各国的普遍需求。风能具有天然无污染、绿色环保、持续永久等优良特性。风力发电是我国目前发展较为迅速的产业。国家能源局公布的资料显示：2019年我国风力发电量高达4 057亿千瓦时，风力发电占比约为5.5%；2019年我国已成为全球太阳能和风能发电主要发展地区中增速最快的国家[1-2]。

电网中风电渗透率的持续上升，风力发电并网逆变器中的电力电子特性响应较为灵敏，导致电网出现惯性小、无阻尼的特点。风力发电无法支持电网系统的调节，不能给予配电网电压以及频率支撑，使电网更易遭受功率起伏和系统故障的影响[3-4]。

为了解决风力发电并网时对电网稳定性的影响，可以改善电网稳定性的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术受到了越来越多的关注。研究人员展开了对虚拟同步发电机技术的研究。虚拟同步发电机控制技术在新能源发电技术快速发展并接入电网的今天有着十分广阔的发展空间。

目前，研究者往往寻求合适的电力电子变换器控制方法来改善电力系统的稳定性。参照现有国内外学者对VSG的研究，可以将VSG的控制方法分为电流控制型VSG技术和电压控制型VSG技术两大类。电流控制型VSG技术的代表有德国劳克斯塔尔工业大学团队提出的“虚拟同步机”(virtual synchronous machine,VISMA)技术，通过模拟同步发电机的摇摆方程，计算出逆变器电流的参考值，从而控制输出电流，让逆变器具备同步发电机的特质。……