基于下垂控制逆变器的虚拟发电机建模与特性研究

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1、基于下垂控制逆变器的虚拟发电机建模与特性研究司家荣蔡国伟孙正龙任永平东北电力大学电气工程学院科学研宄院当今电网中分布式电源比重不断增加，因电力电子变换器带来的欠阻尼、低惯量电网稳定性问题越来越多，如何通过有效合理的控制方法控制并网逆变器，将分布式电源安全可靠地接入电网成为研宄的热点。基于下垂控制逆变器的虚拟发电机（VSG）技术能够模拟同步发电机运行特性，将分布式电源呈友好特性并入电网。文章搭建了虚拟发电机模型，利用Matlab/Simulink软件构造出单机无穷大系统算例，仿真虚拟发电机的运行特性，验证

2、了所提虚拟发电机技术的可行性，为其在电网中的应用提供理论支持。关键词：下垂控制;逆变器;虚拟发电机;建模;运行特性;Email:2541567444@qq.Email:caigw@mail.nedu.edu.Email:jlsunzl@126.基金：国家自然科学基金资助项B（51377017）Modelingandvirtualsynchronousgeneratorcharacteristicsresearchbasedondroop-controlledinvertersSiJiarongCaiGu

3、oweiSunZhenglongRenYongpingSchoolofElectricalEngineering，NortheastDianliUniversity;StateGridXinjiangElectricPowerResearchInstitute;Abstract：Nowadays,thepenetrationofdistributedpowerisever-increasing.Stabilityproblemsarebecomingmoreandmorebecausethepowers

4、ystemwillgraduallycomeintoapowerelectronicconverter-dominantnetworkwithlowinertiaandunder-damped.Howtocontrolgridconverterthroughtheeffectivewaytoconnectdistributedpowertopowergridsafelyhasbecomeastudyfocus.Virtualsynchronousgeneratortechnologybasedondro

5、op-controlledcanmimicthecharacteristicsofsynchronousgeneratorandconnectdistributedpowertopowergridfriendly.Thispapersetsupamodelofvirtualsynchronousgeneratorandconstructsonemachine-infinitybussystemcaseinMatlab/Simulinksoftwareinordertosimulatetheoperati

6、ngcharacteristicsofvirtualsynchronousgenerator.ThesimulationresultprovesthefeasibilityofVSGtechnologyandprovidestheoreticalsupportforitsapplicationinthepowergrid.Keyword：droopcontrol;inverter;virtualsynchronousgenerator;modeling;operatingcharacteristics;

7、0引言近年来，为解决能源危机和缓解环境压力，风电、光伏发电等可再生能源发电技术飞速发展。分布式电源在电网比重越来越大，对电网经济性改善，运行方式的优化等方面有着积极的作用［1-3］。分布式电源主要通过并网逆变器接入电网，跟传统的同步发电机相比，控制更加灵活、响应速度更快，但是缺点在于其阻尼不足和缺少惯性141。由于分布式电源比例的不断增加，传统的同步发电机装机比例将会减小，使得电力系统中转动惯量和旋转备用容量相对降低，这些不利于电网的安全运行。而且，分布式电源的并网逆变器的控制策略各不相同，电源输出的功

8、率并不稳定，只有随机性和波动性，对电网稳定会产生不利的影响。如何通过奋效合理的控制方法控制并网逆变器，将分布式电源安全可靠地接入电网成为研宄的热点。文献［5-6］中提出了并网逆变器联网时的下垂控制策略，可以使逆变器能够根据电网运行状态做出和应的调整，当电压或频率出现异常时能够及时作出响应，调整输出的有功功率和无功功率，从而改善电网的运行状态。但是下垂控制具有局限性，其只是模拟了同步发电机的下垂外特性，与同步发电机实际的运行特性还有差距。耍模