虚拟同步发电机平衡电流控制方法的研究

梁艳召

（西岭磁能科技正定有限责任公司，河北 石家庄 050800）

0 引言

作为由独立负荷与电源共同组成的一种可控系统，微电网不仅能够形成孤岛模式，还可形成并网和自由切换2 个模式，为供电可靠性与供电质量提供保障。大电网与微电网之间采用并网逆变器相连接，其控制效果对微电网运行效果将会产生直接影响。常规并网逆变器具有较快的响应速度，但缺乏转动惯量，难以将电压与频率支撑提供给分布式电源配电网，也不能为微电网提供阻尼作用[1]。而同步发电机本身存在调频调压与维持功率平衡特性，具有较大的转动惯量与阻尼，当电网故障发生时，可以在短时间内实现稳定运行，有助于电力系统稳定性的提升，因此必须提升分布式发电性能，该技术称为虚拟同步发电机（以下称VSG）。但相关研究表明[2]，电网必须运行于电压三相平衡状态下，然而很多电网会因短路故障或者电压跌落等问题而出现电压失衡，该情况下VSG 会产生电流不平衡、无功功率振荡等问题。为此，该文基于VSG 电网电压不平衡情况，分析并网电流失衡、输出功率振荡产生的原因和瞬时负序电流量、瞬时功率量的关系，提出了有效控制VSG 平衡电流的手段，可持续满足电力系统运行需求。

1 虚拟同步发电机基本原理

三相三线制虚拟同步发电机拓扑连接图如图1 所示。

图1 VSG 拓扑结构图

VSG 模拟同步发电机控制框如图2 所示。

图2 VSG 控制框

VSG 控制对同步发电机的运行原理进行模拟，将无功和有功参考指令调节成公式（1）中所标注的电压指令，可有效实现三相电网电压平衡下的电网恒定功率，进而将阻尼与惯性支持提供给电网。……