刘一锋 周小平 洪乐荣 夏海涛 田 皓

虚拟惯性控制的负荷变换器接入弱电网的序阻抗建模与稳定性分析

刘一锋1周小平1洪乐荣1夏海涛1田 皓2

（1. 国家电能变换与控制工程技术研究中心（湖南大学） 长沙 410082 2. 国网潜江市供电公司 潜江 433100）

负荷虚拟同步机（LVSM）与基于直流侧电容虚拟惯性控制的负荷变换器（DLCVIC-LC）都能增强系统惯性，但也可能在弱电网下发生谐波振荡等交互稳定性问题。该文考虑直流电压控制以及频率耦合的影响，推导三相负荷变换器的序阻抗计算通式，并据此建立LVSM以及DLCVIC-LC的精确序阻抗模型，进而对比分析两者的序阻抗特性。分析发现LVSM的正序阻抗基本呈感性，与电网的阻抗特性基本一致，不易发生谐波振荡问题；而DLCVIC-LC的正序阻抗在中频段呈负阻容性（相位在-90°～-180°），容易在弱电网中引发谐波振荡问题。此外，该文基于所建序阻抗模型和Nyquist稳定判据分析电网阻抗及控制参数对两种负荷变换器并网系统稳定性的影响。最后，通过实验验证了该文分析的正确性。

负荷变换器 虚拟惯性 序阻抗建模 稳定性分析 弱电网

0 引言

近年来，以电力电子变换器为接口的可再生能源与负荷大规模地接入电网，由于其缺乏传统同步电机的阻尼与惯性，给电力系统的安全稳定运行带来了不可忽视的影响[1]。为此，虚拟同步机（Virtual Synchronous Machine, VSM）技术被提出，其模拟了同步电机的惯性及阻尼特性，能有效抑制电网频率的波动，提高系统的稳定性[2-3]。

由于VSM技术优良的控制性能，其最早被推广应用于光储发电[4]、风力发电[5]以及柔性直流输电[6]等领域。……