张 巍，黄 文，帅智康，葛 俊，沈 超，程慧婕，沈 霞

（1. 湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心，湖南长沙 410082；2. 东南大学电气工程学院，江苏南京 210096）

0 引言

为了应对能源危机和环境污染，大量新能源如太阳能、风能通过电力电子变换器连接到电网中，大幅降低了电网的惯性水平［1］。为了补偿系统的惯性损失，虚拟同步发电机VSG（Virtual Synchronous Generator）受到了广泛关注［2］。VSG 由于其控制系统中添加了转子运动回路、虚拟调速器VG（Virtual Governor）回路、无功控制回路等环节，能模仿同步发电机的输出特性，具有惯性支撑、频率调节和电压控制的能力［3］。然而，与同步发电机类似，在大扰动下由于输入机械功率与输出电磁功率的不平衡造成加速面积大于减速面积，VSG 也将面临严重的暂态稳定性问题［4］。国内外学者对此开展了大量研究。从暂态稳定分析方法来看，现有研究方法主要有5种，即数值时域法［5］、李雅普诺夫能量函数法［6］、相图法［7］、等面积法［8］和人工智能法［9⁃10］。从暂态稳定性机理来看，很多学者致力于VSG 的转子运动回路［7，11⁃13］、无功控制回路［6，8］以及限流控制［14⁃16］等方面的研究。文献［7］指出由于转子运动回路含有惯性环节，即使存在平衡点也可能出现暂态不稳定的现象。文献［11］详细分析VSG 同步丢失的机理，并提出一种暂态阻尼，避免文献［7］中暂态稳定和频率稳定的冲突。文献［12］提出一种模式自适应功角控制方法，将转子运行回路在正反馈和负反馈间自适应切换，提高了VSG 暂态稳定，但忽略了阻尼影响，结果偏保守。研究发现，单回路电压幅值控制对VSG的暂态稳定性具有重要影响［13］。……