微网功频振荡分析及阻尼联合控制策略

摘要

针对微电网多虚拟同步发电机(n-VSGs)并联运行时存在功率和频率振荡的问题，提出一种暂态自阻尼和互阻尼联合控制策略。本文首先对单VSG数学模型进行研究，推导出低阻尼比是造成自振荡主要因素；其次对双VSG数学模型进行研究，推导出互振荡环流功率是产生互振荡主要因素；提出自阻尼控制策略，增加暂态情况下的等效阻尼，弥补了由下垂系数和阻尼系数耦合问题导致的系统欠阻尼；提出互阻尼控制策略，利用虚拟阻抗特性，减小多机功频振荡实现互阻尼；最后提出阻尼联合控制策略，通过设计功率前馈提高系统自阻尼，设计频率前馈调整系统互阻尼，不影响稳态功率分配同时，实现多VSG频率功率联合控制。在MATLAB/Simulink中构建4VSG仿真模型，对所提出的控制策略进行验证，与传统下垂VSG控制相比较，阻尼联合控制策略能够协同抑制系统功频振荡，在保证系统功频稳定的同时改善了功频暂态性能指标，频率暂态时间从3.5 s缩减至0.7 s,功率超调量从11.11%抑制到3.70%。

关键词

多虚拟同步发电机 / 功频振荡 / 自阻尼控制 / 互阻尼控制 / 阻尼联合控制