党克， 衣鹏博， 田勇， 刘子源， 刘闯

(东北电力大学电气工程学院, 吉林 吉林 132012)

0 引 言

伴随着社会的进步，以太阳能为代表的新能源发电得到迅速发展[1]。但需要经过电力电子逆变器将其接入电网，和火电机组相比调频调压能力大幅度下降[2]。为了实现新能源发电友好并网，有学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)技术[3]，通过VSG技术，分布式电源具备频率调节和电压调节能力，并且能够为电网提供一定的阻尼和惯性[4]。

本文提出具有自适应无功补偿的VSG控制策略。给出故障期间VSG电压参考指令的推导，实现无功补偿和限制故障电流功能。考虑到电压故障结束后切换电压指令可能导致暂态电流冲击，通过重赋VSG有功、无功功率参考值，实现无扰切换。最后通过MATLAB/Simulink仿真证明有效性。

1 VSG基本原理

基于VSG的逆变器拓扑结构如图1所示。图1中：L、C和Lg分别为滤波电感、电容和线路电感；ea、eb和ec为逆变器输出三相电压；ua、ub和uc为三相电网电压；ia、ib和ic为逆变器输出三相电流；UDC为直流侧电压；UPCC为并网公共点处的电压。

图1 VSG电路拓扑结构

VSG控制算法由有功-频率控制和无功-电压控制两个环节组成，如图2所示。图2中：Pe为电磁功率。为了模拟同步发电机的一次调频特性，其表达式如下：

图2 VSG技术原理

P=Pref+Kf(ω0-ω)

(1)

式中：Kf为下垂系数；P和Pref分别为有功功率的实际值和参考值；ω和ω0分别为电气角速度和电网同步角速度。

VSG根据同步发电机二阶模型来模拟同步发电机的惯性和阻尼，其转子运动方程为：

(2)

式中：J和D分别为转动惯量和阻尼系数；……