谢 震, 孟 浩, 张 兴, 靳晓雯

(合肥工业大学电气与自动化工程学院, 安徽省合肥市 230009)

0 引言

随着环境、能源问题的日益凸显,可再生能源的渗透率越来越高,使得电网的惯量也随之减少,电网电压频率和幅值的稳定受到严重威胁。根据同步发电机的工作机理和运行特性,提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的概念[1-9],通过模拟同步发电机的惯性和调频调压特性以增加系统的电压和频率支撑能力。目前关于VSG的研究主要集中在逆变器的应用上,并且日趋成熟。而关于风电VSG的研究,国内外进行的研究较少。在弱电网系统中,采用VSG控制风力发电系统模拟同步发电机特性,可以获得较强的频率支撑能力,以及更大的惯性。

风力发电机主要分为直驱式和双馈式。双馈风电机组仅处理转差功率,其变流器具有体积小,成本低的优势,得到广泛使用[10-13]。文献[14]基于可变下垂的双馈风电机组参与微网频率调节控制,使之获得频率支撑能力。文献[15]研究了基于并网工作的双馈风电机组虚拟同步控制的自适应下垂控制,实现最大功率跟踪策略。文献[16-17] 提出基于并网的双馈风电机组的虚拟同步控制,该控制策略基于并网模式,使双馈风电机组在弱网下的稳定性增强,惯性增大。文献[16]提出转子侧变流器采用转子磁链自定向的虚拟同步控制方法。文献[17]的 VSG内环采用定子电压直接闭环控制,文献[18]基于磁链定向的电压型控制策略,分析了并网和带不同负载的工作状态,该方法对电机参数依赖较高。……