齐 军，陈 磊，闵 勇，王小海，徐 飞，景志滨，宋新尧

（1.内蒙古电力（集团）有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市 010010；2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京 100084）

0 引言

为实现“碳达峰、碳中和”目标，我国正加速构建以新能源为主体的新型电力系统。新型电力系统中，大量传统同步机组被采用电力电子接口的新能源所替代。采用常规控制的风电、光伏等新能源无法像传统同步发电机组一样提供惯量、一次调频等频率支撑，会显著恶化功率扰动下系统的频率响应。针对该问题，一种非常直接的思路通过控制使得新能源也具有类似同步机组的惯量和一次调频响应。因此，虚拟惯量控制近年来得到学术界和工业界极大关注[1-17]，被认为是改善系统频率响应的一种有效措施。虚拟惯量控制有两种实现方案：一种是虚拟同步机方案[3]，对传统电力电子变换器的控制系统进行根本性的改变，模拟同步发电机的响应特性；另一种是基于频率变化率（Rate of Change of Frequency，ROCOF）的附加控制方案[12]，作为一个外部控制回路直接加到现有变换器的控制系统中。目前，第二种方案更适用于已有设备的改造，也是本文研究的重点。

虚拟惯量控制是模拟同步机的惯量响应。但是，同步机惯量响应是一个物理过程，转速/频率变化和功率变化之间是没有延时的，而虚拟惯量控制是通过控制实现的，包含频率测量、指令生成、控制实现等过程，频率变化到输出功率变化之间存在无法避免的响应延时[18]。……