电网电压前馈控制VSG的阻抗建模与并网稳定性分析

杨伊茜，陈杰，万雨朦，章新颖，王开春

(1.南京航空航天大学自动化学院,江苏 南京 211106；2.北京精密机电控制设备研究所，北京 100076)

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随着分布式电源在电力系统中渗透率的不断提高，传统电网将逐步发展成为电力电子变换装置占主导的低惯性、欠阻尼网络，电网调频调压难度增加，系统稳定性受到影响[1—2]。为解决上述问题，国内外学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术[3—6]，通过对电力电子并网装置施以特定的控制，模拟同步发电机(synchronous generator,SG)的外特性。

目前，针对VSG的虚拟惯量控制[4,6]、有功无功功率支撑[7]、小信号建模[8—10]、参数优化设计[10—11]等已开展了卓有成效的研究，但鲜有研究涉及电网含背景谐波的非理想条件下VSG对系统鲁棒性的影响。

针对背景谐波条件下的控制策略，如多谐振补偿器[12—15]、超前校正环节[16]、电网电压前馈控制[17—18]等已有诸多报道。文献[17]研究了LCL型逆变器的电网电压前馈方案，指出其可以有效降低电网电压引起的电流谐波；文献[18]从虚拟阻抗角度进行分析，指出前馈控制可以改变逆变器外阻抗特性，从而改善并网稳定性。但是上述文献仅针对常规电流控制型并网逆变器，并未涉及VSG技术。同时，为了推动VSG在分布式电网中的应用，国内外学者对VSG与电网之间的交互规律展开研究。文献[19—20]对比分析了电压控制型VSG与传统电流源型逆变器、电流控制型VSG的阻抗特性，发现电压控制型VSG的输出阻抗在中低频段呈感性，与电网交互时具有更加稳定的特性；但在高频段呈容性，并网时存在谐波振荡的风险。……