伴隨著分布式能源滲透率的逐漸提高,電力系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動慣量相對減小,嚴(yán)重影響到系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。其中虛擬同步發(fā)電機(jī)（Virtual Synchronous Generator, VSG）因具備同步發(fā)電機(jī)的相關(guān)特性而備受關(guān)注。針對VSG實(shí)際輸出端口點(diǎn)到并網(wǎng)點(diǎn)的傳輸功率過程中存在耦合而引起VSG功率控制產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差和動態(tài)振蕩,從而引起下垂特性的變化的情況,在對動靜態(tài)功率耦合機(jī)理分析的基礎(chǔ)上,提出基于虛擬穩(wěn)態(tài)同步負(fù)阻抗的功率解耦策略,更好地消除了功率環(huán)間的耦合作用。通過建立基于所提出的VSG新型功率解耦策略的全局狀態(tài)空間小信號模型,證明了該解耦策略的有效性。最后,搭建了基于解耦策略的VSG實(shí)驗(yàn)平臺。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提解耦策略的有效性,消除了功率環(huán)間的耦合作用,增強(qiáng)了VSG有功功率和無功功率的動靜態(tài)響應(yīng)性能。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2020,48(18)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

阻感條件下輸出功率變化曲線

是額定角頻率。模擬同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣性公式為smesddJPPDt(2)式中：eP為輸出有功功率；J為虛擬轉(zhuǎn)動慣量；D為阻尼系數(shù)。因此，綜合式(1)、式(2)，有功功率控制環(huán)可以表示為erefssddPPDKJt(3)無功功率控制環(huán)如圖2(b)所示。其中電壓調(diào)節(jié)特性可由Q-E下垂控制模擬，故無功功率控制環(huán)可用式(4)表達(dá)。refqrefQQnEE(4)式中：nq為Q-E下垂系數(shù)；Eref為輸出電壓額定幅值；Q為輸出無功功率。圖2功率控制框圖Fig.2Powercontrolblockdiagram2VSG控制的功率耦合問題2.1VSG控制的穩(wěn)態(tài)功率耦合已知VSG所存在的穩(wěn)態(tài)功率耦合問題由線路阻抗造成，圖3為其接到交流電網(wǎng)的等效電路圖。圖3VSG連接到交流電網(wǎng)的等效電路Fig.3EquivalentcircuitofaVSGconnectedtoanACbus如圖3所示，若僅考慮線路阻抗影響時，逆變器傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率分別為2(EVcosδV)cosαEVsinδsinαPZ(5)2(EVcosδV)sinαEVsincosδαQZ--(6)式中：δ為VSG內(nèi)電勢E與交流母線PCC處線電壓V的相角差，線路阻抗為LLLZRjX；α為線路阻抗的阻抗角。當(dāng)線路阻抗為阻感性時采用傳統(tǒng)下垂控制會產(chǎn)生功率耦合，將VSG輸出電壓與相角作為自變量，分別分析其對系統(tǒng)有功功率與無功功率的耦合影響程度；如圖4所示，在線路阻抗呈阻感性時，輸出電壓和相角差的變化都會影響到有功功率和無功功率的輸出值大小，此時存在功率耦合問題。圖4阻感條件下輸出功率變化曲線Fig.4Outputpowercurveunderresistiveconditions在實(shí)際中負(fù)載阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路

環(huán)可以表示為erefssddPPDKJt(3)無功功率控制環(huán)如圖2(b)所示。其中電壓調(diào)節(jié)特性可由Q-E下垂控制模擬，故無功功率控制環(huán)可用式(4)表達(dá)。refqrefQQnEE(4)式中：nq為Q-E下垂系數(shù)；Eref為輸出電壓額定幅值；Q為輸出無功功率。圖2功率控制框圖Fig.2Powercontrolblockdiagram2VSG控制的功率耦合問題2.1VSG控制的穩(wěn)態(tài)功率耦合已知VSG所存在的穩(wěn)態(tài)功率耦合問題由線路阻抗造成，圖3為其接到交流電網(wǎng)的等效電路圖。圖3VSG連接到交流電網(wǎng)的等效電路Fig.3EquivalentcircuitofaVSGconnectedtoanACbus如圖3所示，若僅考慮線路阻抗影響時，逆變器傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率分別為2(EVcosδV)cosαEVsinδsinαPZ(5)2(EVcosδV)sinαEVsincosδαQZ--(6)式中：δ為VSG內(nèi)電勢E與交流母線PCC處線電壓V的相角差，線路阻抗為LLLZRjX；α為線路阻抗的阻抗角。當(dāng)線路阻抗為阻感性時采用傳統(tǒng)下垂控制會產(chǎn)生功率耦合，將VSG輸出電壓與相角作為自變量，分別分析其對系統(tǒng)有功功率與無功功率的耦合影響程度；如圖4所示，在線路阻抗呈阻感性時，輸出電壓和相角差的變化都會影響到有功功率和無功功率的輸出值大小，此時存在功率耦合問題。圖4阻感條件下輸出功率變化曲線Fig.4Outputpowercurveunderresistiveconditions在實(shí)際中負(fù)載阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路阻抗，即δ很小，可近似取sinδ=δ，cosδ=1，則V[(EV)cosα+Eδsinα]PZ-(7)V[(EV)sinEcos]QZ(8)在線路阻抗呈感性時(X>>R)，α近似為90°，式(7)與式

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3334555